金属波纹管旋压-辊压联合成形过程变形行为分析

以国内某厂旋压-辊压联合成形DN10金属波纹管为研究对象,基于MSC.MARC商业有限元软件建立了波纹管联合成形过程非线性有限元模型,模拟分析了薄壁波纹管的波形演变过程、内外变化规律和壁厚精度影响机制。结果表明,波峰外径主要受辊压道次影响,波谷内径演变与各成形道次都相关。辊压过程中通过微压下量可确保模具对波谷的张紧限制作用,从而有效提高波形成形效果。在旋压成形时,在径向和周向双重压应力作用下,波谷壁厚出现增加。为满足壁厚均匀化调控需求,根据成形工艺特点及体积不变原理,给出了波纹管壁厚预测公式。     

42CrMo钢棒材轧后缓冷工艺数值模拟与实验

针对42CrMo钢大棒材轧后冷却过程中的组织性能控制与表面裂纹问题,在Gleeble热模拟平台研究了42CrMo钢的组织转变规律及其动态CCT曲线,并建立了150 mm大棒材轧后输送和缓冷过程的温度-组织-应力场耦合有限元模型,对轧件轧后温度变化、显微组织和应力状态进行了模拟分析。结果表明,当采用缓冷工艺且轧件入坑温度高于600℃时,棒材横截面内组织主要为珠光体和铁素体,与工业现场取样结果一致,符合对大棒材切削加工性能的实际要求。空冷条件下,轧件表面金属处于拉应力状态且最大周向应力为13 MPa,缓冷工艺能够降低工件内部温度梯度和应力水平,对抑制表面裂纹萌生有重要作用。     

基于模型驱动的冷轧带钢虚拟建模与系统仿真

 为解决冷轧带钢板形和轧机动作的模型驱动与人机交互问题,以冷轧带钢出口张应力横向分布和板带屈曲判别模型为基础,提出了基于VRML高程格网（Elevation Grid）节点的虚拟带钢建模技术,实现了边浪、中浪等常见板形缺陷的量化解析预测和三维动态可视化呈现,并结合国内某厂2 230 mm冷连轧机组出口板形仪实测数据,将浪形几何参数数值预测结果与现场带钢板形缺陷进行对比,两者吻合良好。在此基础上,以650 mm UCM单机架可逆冷轧机组为对象,利用MATLAB/Simulink 3D Animation工具箱,将轧机、带钢、厂房车间等VRML三维场景与轧制过程Simulink仿真模型进行了通讯集成,为虚拟现实系统开发奠定了基础。     

基于上限法的大型筒节轧制力能参数建模分析

为深入理解大型筒节轧制变形力学行为,运用上限法建立了满足运动边界的速度场和应变速率场,建立了变形区金属塑性变形功率、剪切功率和摩擦功率的计算模型.考虑抱辊力对大型筒节成形的影响,利用能量原理建立了大型筒节轧制力能参数计算解析模型.并基于自主编制的仿真软件分析了筒节尺寸、轧制速度和摩擦因数等工艺参数对轧制力能参数的影响规...     

Multi-scale Simulation on Bonding Mechanism of Solid-Liquid Cast-Rolling of Cu/Al Cladding Strip based on FEM and MD

To explore the complex thermal-mechanical-chemical behavior in the solid-liquid cast-roll bonding(SLCRB) of Cu/Al cladding strip, numerical simulations were conducted from both macro and micro scales. In macro-scale, with birth and death element method, a thermo-mechanical coupled finite element model(FEM) was set up to explore the temperature and contact pressure distribution at the Cu/Al bonding interface in the SLCRB process. Taking these macro-scale simulation results as boundary conditions, we simulated the atom diffusion law of the bonding interface by molecular dynamics(MD) in micro-scale. The results indicate that the temperature in Cu/Al bonding interface deceases from 700 to 320 ℃ from the entrance to the exit of caster, and the peak of contact pressure reaches up to 140 MPa. The interfacial diffusion thickness depends on temperature and rolling reduction, higher temperature results in larger thickness, and the rolling reduction below kiss point leads to significant elongation deformation of cladding strip which yields more newborn interface with fresh metal and make the diffusion layer thinner. The surface roughness of Cu strip was found to be benefit to atoms diffusion in the Cu/Al bonding interface. Meanwhile, combined with the SEM-EDS observation on the microstructure and composition in the bonding interface of the experimental samples acquired from the castrolling bite, it is revealed that the rolling reduction and severe elongation deformation in the solid-solid contact zone below kiss point guarantee the satisfactory metallurgical bonding with thin and smooth diffusion layer. The bonding mechanisms of reactive diffusion, mechanical interlocking and crack bonding are proved to coexist in the SLCRB process.     

三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺变形特性及层厚比调控

本文以三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺作为研究对象,基于MSC.Marc生死单元法建立了二维热-力耦合模型并通过实验验证模型的可靠性;依据该模型获得铸轧区组元金属的变形特性及层厚比随工艺参数变化规律,并构建层厚比预测模型。结果表明：覆层在KISS点附近开始发生塑性变形,变形程度取决于KISS点高度。覆层厚度、铸轧速度对覆层层厚比的影响最为明显。基于该模型构建的层厚比预测模型具有较高的准确性,其最大相对误差仅为2.77%。最后,根据该预测模型,提出层厚比调控策略,即应先确定覆层厚度,随后匹配铸轧速度,最后调整浇铸温度与预热温度。     

封闭式高速压电板形仪研制及其工业应用

为适应高速冷轧条件下的板形检测需求,实现板形检测技术研究制造的国产化,自主研制一套适用于冷轧带钢板形检测的新型内封闭式高速压电板形仪,并成功将其应用于国内某厂四机架六辊900 UCM冷连轧机组。自主开发配套的板形仪标定分析平台并对其进行整机测试,综合研究检测辊转速、包角、辊体挠曲变形、带钢卷取附加应力和带钢边部局部加载等因素对板形检测信号的影响规律及其相应的补偿方法。解决了压电信号电磁干扰、机电信号耦合、红外无线信号传输、电路自封闭等难题。工业现场连续无故障运行,验证了该板形仪结构合理,性能稳定,检测信号能准确反映现场板形,检测精度满足现场要求,为冷连轧带钢高速板形闭环控制提供了良好的检测条件。     

大棒材轧后控制冷却和组织预测的尺寸效应研究

针对大棒材轧后冷却工艺中的尺寸效应问题,建立了42CrMo不同直径(φ25~φ150 mm)棒材轧后冷却过程温度—组织耦合非线性有限元模型。通过数值模拟,对比分析了空冷、风冷、雾冷和水冷条件下,棒材直径对工件内部温度场、温降速率和组织分布均匀性的影响规律,研究了大棒材轧后控冷工艺的尺寸效应,并通过冷却实验验证了数值模型的正确性,这能为线棒材轧后控冷工艺制定与优化提供重要依据。     

轻质铝合金轮毂分级淬火形性调控策略

为实现轻质铝合金轮毂的热处理变形精准调控,提出了喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺,通过搭建铝合金轮毂分级热处理试验平台及设计轮毂端面变形检测装置,对轻质铝合金轮毂热处理变形特性进行了详细分析。研究结果表明,轮毂内/外轮缘端面变形特性受轮毂结构刚度的影响,内轮缘变形呈现与外轮缘随动的变形特征;受轮毂换热不均匀、内部组织缺陷等影响,整体变形呈现一定的随机特性。在喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺下,轮毂典型监测点力学性能、硬度指标满足国标要求,轮毂外轮缘端面变形最大减幅达41.5%,新工艺可有效改善轻质铝合金轮毂的热处理轮毂端面变形情况。