大扩径斜轧穿孔过程的热-力耦合分析

采用自行设计的五段式扩径顶头的大扩径斜轧穿孔工艺,将实心圆管坯一次穿制成大口径空心毛管,可以将扩径率提高至70%,突破了锥形辊穿孔扩径率30%的极限,大大减少能源消耗,提高金属成材率,减少管坯规格,显著降低大口径热轧无缝钢管的生产成本。本文借助于有限元分析软件Simufact对大扩径斜轧穿孔过程进行三维热力耦合模拟,分析大扩径斜轧穿孔过程中的应力/应变状态、力能参数、运动学参数、温度分布、以及大口径毛管的尺寸精度等,为大扩径斜轧穿孔的工具设计及调整参数优化提供科学依据。     

无缝钢管斜轧穿孔过程分层缺陷的有限元模拟分析

无缝钢管斜轧穿孔过程中容易产生分层缺陷，以某厂φ460 mm PQF机组二辊斜轧生产线为研究背景，针对该问题展开研究。利用ABAQUS软件进行三维热力耦合模拟，对典型27CrMo44S钢斜轧穿孔工艺过程中产生分层缺陷的机理进行研究，并建立了无缝钢管斜轧穿孔工艺过程模型，对钢管的应力-应变场、速度场进行了分析。结果表明：在变形过程中，管坯内表层和中间层之间的过渡层受较大的横向和轴向拉应力，产生附加拉应力和切应力，该处金属易被拉裂，产生分层的倾向性大增；管坯外表面的金属质点速度呈螺旋状，在管坯沿轧制线方向外表面中间层产生了局部金属流动增厚，导致金属流动不均而产生堆积、鼓胀现象，进而加快分层缺陷的产生。研究结果为改进生产工艺提供了理论依据。     

斜轧穿孔过程的刚塑性无网格法数值模拟

斜轧穿孔工艺由于材料变形剧烈,涉及大量的材料非线性、几何非线性和接触非线性,而且在穿孔过程中金属伴有坯料晶粒翻转,其变形过程极其复杂。金属变形的剧烈和流动的复杂性,给斜轧穿孔过程的求解带来了难度。该文结合刚塑性材料流动法则,采用无网格法对斜轧穿孔过程进行数值模拟,分析了穿孔过程中金属的流动规律、力能参数、应力应变规律。实验结果与模拟结果较为吻合,证明该文方法具有可行性和有效性。     

大锻件孔隙性缺陷焊合规律

孔隙性缺陷是大锻件中的常见缺陷,严重影响大锻件的使用寿命甚至导致零件直接报废。文章对34MnV钢大锻件孔隙性缺陷焊合规律进行了正交实验研究,分析温度、应变和保温时间3个因素对孔隙性缺陷焊合的影响规律。结果表明,各因素对焊合的影响均存在临界值,在大于临界值后对焊合率的影响不明显。对于34MnV材料,当温度高于1100℃,应变大于0.12,保温时间大于7min时,孔隙性缺陷可以达到较好的焊合。根据实验数据拟合获得了同时考虑应变和温度的焊合模型。     

TA2棒材斜轧穿孔过程三维热力耦合有限元分析

斜轧穿孔过程中,工件的应变场和温度场分布对金属管坯的成形质量有很大影响。运用三维大变形热力耦合有限元分析软件模拟了TA2合金棒材在曼式穿孔机上进行斜轧穿孔的过程,分析了斜轧穿孔过程中应变场和温度场的变化规律,发现在斜轧穿轧过程中存在明显的纵轧现象,穿孔得到的管坯前端很难保持圆度。通过有限元模拟分析得出的成形规律,对于难变形材料斜轧穿孔技术研究具有重要的理论与实际价值。     

圆坯三辊斜轧过程的三维有限元热-力耦合分析

用非线性有限元分析软件MSC.MARC/Autoforge,对圆坯三辊斜轧过程进行了三维弹塑性热-力耦合模拟仿真,得到了应力、应变场和温度分布。发现圆坯三辊斜轧时的应变强度在轧件纵剖面上的分布形态与圆坯二辊斜轧极为相似,也呈“W”型。在相同轧辊倾角条件下,圆坯三辊斜轧时变形分布的不均匀性明显比二辊斜轧时大。     

圆柱体内部空洞热锻闭合过程的数值模拟

通过合理制定热锻工艺来消除材料内部缺陷是材料加工领域的重要课题。本文应用商用有限元软件MARC ,模拟了圆柱体热镦粗时内部空洞的闭合过程 ,分析了空洞变形时的应力和应变以及影响空洞闭合和焊合的各种因素。模拟结果表明 ,变形过程中空洞边缘微小区域内会产生双向拉应力 ,直到闭合时拉应力才会变成压应力。压下方向的应变是绝对值最大的应变 ,主导着空洞的闭合过程。高温下的空洞闭合后能够立即完成再结晶过程 ,但空洞焊合需要一定的保温时间     

无缝钢管斜轧扩径变形特点分析

基于实际生产数据采用有限元方法模拟了无缝钢管斜轧扩径变形过程,分析了斜轧扩径的主变形、附加变形和当量变形,并比较了无缝钢管斜轧扩径和斜轧延伸的变形特点。研究结果表明:斜轧扩径的减壁变形几乎转变为扩径变形,纵向延伸非常小;斜轧扩径有一定的周向剪切变形和纵向剪切变形,但变形程度明显小于传统斜轧延伸;斜轧扩径的扭转变形非常小,相比于斜轧延伸可以认为是无扭转变形;斜轧扩径和斜轧延伸的总当量主变形相当,但斜轧扩径的总附加变形明显小于斜轧延伸;斜轧扩径适于小批量、多品种生产,在高品质大口径中薄壁无缝钢管领域具有优势。     

现代钢管制造技术的研究成果(三)

四、无缝钢管的轧制 1.穿轧 (1)二辊穿孔法在无缝钢管生产中,管材质量(诸如缺陷、壁厚差),在很大程度上取决于穿孔过程。这一节主要介绍螺旋斜轧穿孔。在螺旋斜轧穿孔法中,圆柱形坯料通过两个桶形辊,并由位于两辊之间的顶头穿孔。事实上,这种穿孔法机理复杂,因此,对其所进行的理论分析为数并不太     

不锈钢穿孔探讨

二辊斜轧穿孔机从1866年用于工业生产以来，已成为目前应用最为广泛的穿孔方法。但是，工业的发展对热轧无缝钢管的质量和品种提出了新的更高的要求。生产实践和科学试验表明，用曼内斯曼穿孔机穿孔圆管坯时，将出现切向剪切变形、表面扭转剪切变形和纵向剪切变形；在穿孔连铸管坯时，管坯的中心疏松而不能焊合，出现微小的缺陷；而在穿孔不锈钢和高合金钢时，会产生大量的内表面缺陷，严重时，在荒管壁厚中央还会产生明显的分层缺陷，这种缺陷随着含Ni、Cr、Mo元素量的增高而增加。