冷轧高强钢板淬火过程板形瓢曲缺陷演变规律研究

发布时间：2019-10-25 14:37

【摘要】：针对已有板形瓢曲浪形缺陷冷轧高强钢板的淬火过程,应用ABAQUS有限元分析平台及其UMAT二次开发功能,建立淬火过程温度-组织-应力应变多场耦合的有限元仿真模型,研究淬火过程高强钢板的弹塑性变形行为及其对初始板形瓢曲缺陷的改变。通过热模拟实验结果对该有限元仿真模型进行了验证,模拟再现了已瓢曲高强钢板的淬火过程及弹塑性变形,获得了板形瓢曲浪形在淬火过程中的演变规律,指出钢板宽度方向上的温度梯度以及依先后顺序相变所引起的钢板纵向延伸变形沿宽度方向上分布不均匀,导致原有板形瓢曲浪形发生改变,甚至可以生成新的瓢曲浪形。定义了描述板形瓢曲浪形改变程度的指标,如浪高变化率、浪宽变化率、浪距变化率,定量揭示横向温差、张力等工艺参数对冷轧高强钢板淬火过程板形变化的影响规律。搭建实验室冷轧钢板淬火实验研究系统,开展具有单边浪板形瓢曲缺陷钢板的淬火实验,实验结果与仿真计算结果取得定性一致。
【图文】：

模型图,中浪,初始边,缺陷

淬火过程第I阶段钢板边浪浪高增大，主要源于钢板边部与中部的热应变差逐渐增大。总应变差中各应变差随时间的变化如图5a所示。可见，在第I阶段，钢板边部与中部的相变应变差、相变塑性应变差及塑性应变差均为0，但受热应变宽度方向不均匀分布的影响，钢板在第I阶段边部与中部的热应变差从0逐渐增至0.0016，同时浪高从图3淬火过程钢板表层马氏体体积分数变化Fig.3Martensitevolumefractionofsteelstripdur-ingquenchingprocess图4淬火过程中钢板边浪浪高变化Fig.4Changesofedgewaveheightduringquench-ingprocess图2存在初始边浪缺陷和存在初始中浪缺陷的模型Fig.2Modelsofsteelsheetwithinitialedgewave(a)andinitialcentralwave(b)0.700.750.800.850.900.951.000.00.20.40.60.81.0StageIII0.818s~endStageII0.773~0.818sStageI0~0.773sMartensitevolumefractionofsteelstripTime/sEdgeregionofstripCentralregionofstrip0.00.51.01.52.02.02.53.03.54.04.55.05.5StageIII0.818s~endStageII0.773~0.818sEdgewaveheight/mmTime/sStageI0~0.773s388

钢板,浪高,边浪

引起的钢板边部与中部的应变差减小，因此钢板边浪浪高在这一过程中减校图5c为第III阶段钢板表层边部与中部的应变差。可以看出，随着时间的延长，钢板表层与边部的热应变差减小，相变应变差增大，纵向相变塑性应变差减小，而纵向塑性应变差基本不变。在温度梯度和相变的共同作用下，钢板边部与中部的应变差先增大后减小，钢板边浪浪高先增大后减校从上述图3~5可知，在淬火过程中由于机械力、热延伸以及相变分别引起的纵向应变相互叠加共同改变了钢板的原始初应变，从而进一步改变了钢板的瓢曲缺陷，即边浪的大校图6所示为钢板淬火后的厚向位移。进一步分析仿真数据发现，对于选定的仿真工况条件，淬火完成后钢板浪高减小，浪高变化率为19.22%；浪距也减小，浪距变化率为1.17%；浪宽同时减小，，浪宽变化率为1.67%。图6钢板淬火完成后的厚向位移Fig.6Displacementinthicknessdirectionofsteelstripafterquenching0.00.20.40.60.80.0000.0010.0020.003ThermalstrainPhasetransformationstrainLongitudinalphasetransformationplasticitystrainLongitudinalplasticstrainEdgewaveheightTime/sStraindiferencebetweenedgeandcenter2345Edgewaveheight/mm(a)0.80.91.01.11.2-0.0020.0000.0020.004(c)Time/sStraindiferencebetweenedgeandcenter23456Edgewaveheight/mm0.780.790.800.81-0.006-0.0030.0000.0030.006(b)Time/sStraindiferencebetween
【作者单位】：北京科技大学机械工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目No.51575040 国家科技支撑计划项目No.2011BAE13B05资助~~
【分类号】：TG156.34

【参考文献】