Zr-4合金管材加工工艺对氢化物取向因子的影响

锆合金广泛应于水冷反应堆的堆芯包壳材料和结构材料。在核反应堆运行时,锆合金表面被水氧化的同时,还会同时生成氢气。部分氢被锆合金吸收生成片状或者针状氢化锆。氢化物取向因子是衡量核反应堆用锆合金管材氢化物的重要指标。文章通过氢化物实验研究了加工工艺参数轧制送进量、退火制度及矫直弯曲量对Zr-4合金管材氢化物取向因子的影响关系。结果表明:Zr-4合金氢化物取向因子随着轧制送进量的增加有增大的趋势;不同轧制送进量的管材再结晶退火后,氢化物取向因子呈无序紊乱状态;Zr-4合金管材氢化物取向因子随着矫直弯曲量的增大而加大。     

径向压扁变形对Zr-4合金管材氢化物取向的影响

通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。     

矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的PNN-FEM研究模型

文章基于概率神经网络（PNN）和有限元（FEM）相结合的方法,建立了矫直参数与Zr-4合金管材氢化物取向因子关系的模型。结果表明:建立的模型结构为3-0.6-1,均方误差（RMSE）最小值为0.012,网络敏感性分析认为入口矫直辊角度、中间矫直辊角度、出口矫直辊角度对网络的精度影响较小,而压下量和弯曲度对网络精度影响很大。随着矫直压下量和弯曲度的增加,Zr-4合金氢化物取向因子数值增加。该模型可有效预测矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的影响规律,为确定Zr-4合金矫直工艺参数提供理论参考。     

二辊矫直对棒材残余应力的影响

为了研究棒材矫直过程中等效应力的变化过程以及矫直对残余应力的影响,通过数值模拟软件Abaqus分析了矫直过程中等效应力的演变过程。同时分析了辊缝、倾斜角度、矫直速度、材料屈服强度以及挡板间距对残余应力的影响,最终给出了辊缝及角度的取值原则。结果表明,辊缝及矫直辊倾斜角度对矫后棒材芯部残余应力影响较大,辊缝越小、角度越小,矫后棒材残余应力越大,反之越小;矫直速度对矫后棒材残余应力影响不大;材料屈服强度越高,矫后残余应力越大,反之越小;挡板间距越小,矫后棒材芯部残余应力越大,表层残余应力越小。     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

不同压弯量对无缝钢管斜辊矫直残余应力分布的影响

从研究2-2-2型无缝钢管斜辊矫直机矫直过程入手,基于大变形弹塑性有限元法,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了Ф88 mm×10 mm×2500 mm无缝钢管斜辊冷矫直的数值模型。通过模拟计算分析不同压弯量对钢管矫直后残余应力分布状况的影响,并与X-Ray衍射结果对比。模拟结果表明:矫直后钢管轴向、环向残余应力的峰值均随压下量的增大而增大;钢管轴向残余应力内表面为压应力,外表面为拉应力;环向残余应力从内至外逐渐由压应力变为拉应力,且越靠近内、外表面残余应力值越大。模拟实验结果与真实结果吻合。     

17辊矫直机矫直过程压弯量对板形和残余应力的影响研究

利用ABAQUS/Explicit分析了6 mm钢板经17辊矫直机矫直过程压弯量对板形和残余应力的影响。结果表明,入口压弯量7.2 mm,出口压弯量-2.6 mm时得到的矫直钢板板形良好,残余应力分布均匀。17辊矫直机的第2、4辊的压弯量应当适当增大,使塑性变形比接近极值,保证矫直质量。     

基于有限元法（FEM）的Zr-4合金管材氢化物取向因子研究模型

锆合金管材中的氢化物对锆材基体的力学性能有显著影响,过量的氢化物会导致锆合金管材断裂韧性和最终抗拉强度的降低,造成锆合金燃料结构材料和包壳材料的破损,严重威胁着核动力反应堆的安全。本文研究了矫直压下量对Zr-4合金管材氢化物的影响规律,并采用有限元（FEM）的方法对矫直过程中的Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变进行模拟和分析。实验和仿真结果表明:在矫直压下量为17 mm的条件下,随着矫直辊压下量的逐渐增大,Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变相应增大,从而造成管材内部氢化物F45°N数值的增加。基于FEM的Zr-4管材模型分析结果和实验结果相一致,为进一步研究矫直压下量对Zr-4管材氢化物的影响提供一种新方法。     

压下量对中厚板矫直过程中关键参数的影响

为了探讨中厚板在不同压下量条件下的矫直力能参数和工艺参数的分布规律,首先根据连续梁的三弯矩方程,推导了矫直力和矫直扭矩的模型,然后以相同的板材作为初始条件,研究了压下量对这些关键矫直参数的影响。研究结果表明:随着压下量的增加,板材与1号矫直辊的接触点逐渐向出口侧偏移,反弯曲率、残余曲率以及奇数辊处的矫直轨迹上升的幅度增加;塑性变形区域和程度逐渐增大,横向残余应力的消减量增加,但消减速度变慢,因此不应为了消减残余应力而盲目增加压下量;矫直力和弯曲内力矩的分布从三角形逐渐向梯形过渡。     

环向应力及热循环对N36管材氢化物应力再取向的影响研究

采用高压釜渗氢、拉伸试验机进行氢化物应力再取向、金相显微镜和图像处理观察测量氢化物取向因子等方法,研究了环向应力和热循环次数对N36锆合金管材氢化物应力再取向的影响,获得了氢化物应力再取向分布规律。结果表明,F_N~(40°)随应力和热循环次数的增加而增大,最后趋于稳定,并且整个试样壁厚截面上的(F_N~(40°))均未超过0.5。在200~400℃上进行1个热循环周次时,氢化物应力再取向的应力阈值在80~95 MPa。     

钛合金管材二辊矫直机辊型曲线与矫直精度分析

针对钛合金管材很难被矫直的问题,采用压扁加反弯的方法得到很好的矫直效果。设计了实现钛合金管材压扁加反弯矫直的分段等曲率反弯辊型,从弹塑性基本理论出发,推导了矫直过程中考虑材料强化条件下的弯矩公式,并建立了矫直精度的理论计算模型。借助该矫直精度计算模型对反弯量组合进行了优化,针对典型产品的分段等曲率反弯钛合金管材,提出合理的压扁量取值范围,为实际生产中辊缝调节提供参考。     

七斜辊矫直机应用程序设计与数值模拟

根据矫直理论,利用MATLAB GUI平台实现对2-2-2-1型七斜辊棒材矫直机的辊距、辊子斜角、压下量等工艺结构参数的计算,以及等距双曲线辊形的自动设计,并通过VBA技术实现等距双曲线辊形在CATIA软件中的自动绘制。以Φ60mm 20Cr钢为例,由程序计算所得工艺结构参数与辊形曲线,利用ABAQUS有限元分析软件对棒材矫直过程进行数值模拟,得到了矫直过程中的矫直力曲线、残余应力分布和矫直后棒材纵坐标分布曲线。在LGJ100七斜辊矫直机上进行试验验证。试验结果表明,理论计算与数值模拟的结果合理可行,对七斜辊矫直机的高效设计与实际矫直生产具有指导意义。     

锥形模扩口成形力计算模型

基于对锥形模扩口变形区材料应力特点的分析,利用主应力法,综合考虑扩口变形过程中材料厚度变薄、材料真实应力-应变曲线规律的不同和附加弯曲作用这3个具有本质特征的重要影响因素,推导出一组锥形模扩口成形力计算的理论公式。进一步研究了附加弯曲作用对扩口成形力的影响,结果表明:锥形模半锥角决定着附加弯曲作用对扩口成形力的影响程度,当模具半锥角小于等于25°时,可以忽略附加弯曲作用的影响;当模具半锥角大于25°时,需要考虑附加弯曲作用的影响。进而,从锥形模半锥角和金属材料真实应力-应变曲线规律不同的角度,对所提出的理论公式的适用范围进行了分类。     

2099-T83铝锂合金型材四轴滚弯的斜弯曲控制研究

2099-T83铝锂合金2形型材是大型客机C919中后机身重要桁架零件,四轴滚弯成形是加工此类零件的主要方法。由于铝锂合金比强度大,同时2形型材结构的非对称,相比于普通铝合金型材,铝锂合金2形型材滚弯成形中极易产生斜弯曲。为此,利用有限元软件ABAQUS对2形型材的四轴滚弯过程进行了模拟,分别研究了滚轮间隙、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙、左右滚轮X方向移动量对2形型材四轴滚弯中斜弯曲的影响,确定了最佳滚弯工艺参数。基于最佳滚弯工艺参数进行了滚弯工艺试验。结果表明,采用滚轮间隙0.2 mm、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙0.3 mm、左右滚轮X正方向移动量1.5 mm时能有效解决2形型材滚弯的斜弯曲问题。     

超细管材矫直机设计及矫直动态仿真分析

为了满足市场对高精度超细管材的需求,以现有的十辊矫直机为基础,通过研究十辊矫直机的矫直原理,设计了一种新型的超细管材矫直机。介绍了超细管材矫直机的主要技术要求、矫直系统的构成,分析了各个主要部件的结构特点及创新。同时,利用有限元软件Abaqus建立了超细管材矫直机的有限元模型,并对超细管材的矫直过程进行了动态仿真研究。根据设计要求,分析了超细管材矫直后的椭圆度、直线度和残余应力,证明了超细管材矫直机设计的合理性。     

大型轴管类件过弯矫直等价原理实验

为分析大型轴管类零件过弯矫直工艺参数与直梁纯弯曲理论相关参数之间的对应关系,根据相似性原理,设计了过弯矫直等价原理的实验方法。采用不同材质、不同截面属性管坯的三点弯曲和四点弯曲及其反向弯曲实验,证实了小曲率曲梁反弯矫直所需变形量与相同材质、相同截面属性的直梁弯成曲梁形状所需变形量之间的等价关系。实验结果表明,管坯经反弯矫直后最大挠度均小于0.28mm,已非常接近直管。通过引入塑性金属材质的梁纯弯曲过程中弯矩载荷与变形行程之间的单值递增函数对应关系,论证了变形量相等的实质是两个过程的弯矩分布相等,从而给出了过弯矫直等价原理,为后续的过弯矫直工艺方法的研究及其控制策略的确定,奠定了实验基础。     

四辊卷板机轴辊位移的一种计算方法

四辊卷板机现有的卷制工艺数学模型通常未考虑非对称卷圆时卷板曲率中心的偏移对下辊位置的影响.在考虑卷板机弯卷过程中板材回弹的基础上,结合数学-力学的分析,确定卷板曲率中心偏移后下辊的精确位移,建立板材弯矩和受力与侧辊和下辊位移之间的关系,提出了四辊卷板机轴辊位移的一种计算方法;通过弯矩和压力确定剩余直边与下辊位置角?b之...     

热轧带钢深弯矫直技术分析

为防止热轧带钢表面出现横折印,并提高板形质量,热轧平整机组常配置深弯辊和多辊矫直机。本文依据带钢弯曲变形基本原理对深弯辊防止横折印、深弯矫直组合降低残余应力等机理进行了分析,得出通过深弯辊曲率与矫直机综合设定,不仅可以降低残余应力峰值,还可以使残余应力分布更加均匀。     

基于Vague集的强力旋压工艺参数优化

在ABAQUS有限元软件中进行30Cr3钢的强力旋压仿真试验,将Vague集引入正交试验进行工艺参数优化,选择旋轮工作角、旋轮直径、旋轮工作圆弧半径、进给比、轴向错距、芯模转速作为优化工艺参数,设计6水平5因素的正交试验,以旋压件的回弹量与最大残余应力作为评价指标,得到最优的工艺参数组合以及各工艺参数对评价指标的影响顺序。结果表明:旋轮工作角为25°、旋轮直径为Φ185 mm、旋轮工作圆弧半径为9.5 mm、进给比为0.5 mm·r^-1、轴向错距为2 mm、芯模转速为60 r·min^-1时,旋压件的成形质量较高;各工艺因素对旋压件成形质量的影响顺序为:进给比>旋轮工作角>旋轮直径>旋轮工作圆弧半径>轴向错距>芯模转速。对仿真结果进行试验验证,相对误差小于7%,证明仿真结果具有良好的可靠性,可对实际生产提供理论指导。     

旋轮参数对异型薄壁壳体强力旋压成形的影响

异型薄壁壳体强力旋压是一种复杂的塑性成形过程,研究旋轮参数对该过程的影响,可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据.采用基于ABAQUS/Explicit平台建立的异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型,研究揭示了旋轮圆角半径、旋轮安装角、旋轮进给比对该成形过程中的切向和周向应力及壁厚的影响规律：减小旋轮圆角半径或进给率、增大其安装角,均可减弱甚至消除旋轮前方的金属堆积,从而使工件壁厚分布更均匀.