AZ31镁合金板材轧制过程有限元模拟与实验研究

发布时间：2020-04-06 19:58

【摘要】：目前,能源的日益消耗与环境污染的日益加剧使得人们对于绿色环保材料的需求尤为迫切。镁合金作为一种新型结构材料,有着优异的综合性能,使其在许多领域有着日益广阔的应用空间。镁合金板材基本是采用轧制形式获得的,但因常温下镁合金的塑性变形较困难,会使其生产与使用受到制约。然而镁合金在热轧变形过程中具有较好的塑性变形能力,因此探究镁合金热轧工艺具有重要的意义。本论文主要利用数值模拟技术探究AZ31镁合金热轧过程中不同工艺参数对其温度场、等效应力场、等效应变场以及轧制力分布状态的影响,然后结合轧制试验并对板材的组织性能与表面质量进行分析,优化镁合金轧制工艺。论文的主要研究内容如下:基于Deform-3D数值模拟软件建立镁合金单道次轧制几何模型,模拟结果发现等效应力随着轧制温度的升高而下降,随着轧制速度的提高而下降,随着压下量增加先升高后下降;等效应变随着压下量的增加而升高,在所选取轧制温度与轧制速度的区间内,这两者对于等效应变场分布的影响较小;沿厚度方向温度场呈梯状分布,轧板温度由表面向心部递增,轧板温度随压下量和轧制速度的提高而上升;轧制力随压下量的提高而提高,随轧制温度的提高而降低。通过综合分析优化镁合金板材轧制工艺参数。利用Deform-3D数值模拟软件建立镁合金板材多道次热轧几何模型。一火多道次轧制过程中,轧板的等效应变值随轧制道次的增加而升高;最后一个道次轧制时轧板的等效应力值最大;轧制力随着轧制道次的增加而先升高后下降。二火多道次轧制时,最后两个道次轧制与一火多道次轧制相比轧板的等效应力与等效应变值均下降,轧制力降低。对经多道次轧制后镁合金板材的表面质量与组织性能进行研究,一火多道次轧制后得到镁合金板材出现表面裂纹,经二火多道次轧制后的镁合金板材表面光洁,仅出现边裂。二火多道次轧制镁合金板材的组织为等轴晶,退火处理后板材最大抗拉强度为245MPa,最大屈服强度为154MPa,最大延伸率为19%,横向与纵向力学性能基本相同,板材各向异性较小。
【图文】：

示意图,轧制过程,示意图,轧辊

江苏大学硕士论文轧辊间隙，轧制塑性变形过程持续进行。制终了阶段：当轧板尾部进到轧辊之间的缝隙发生变形时，轧板和轧辊两者会慢慢减小直到轧板和轧辊互相脱离。定轧制阶段为整个轧制形变过程最重要的部分，金属在发生塑性变形时所产动、应力应变的变化情况以及在此过程中工艺控制与产品质量控制等，都需研究。除此之外，轧制过程中的咬入阶段虽然所用的时间特别少，但是整个是可以成功的进行主要还是取决于刚开始时轧件能不能被顺利的咬入到轧辊

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图 1.2 轧制变区示意图[34]Fig.1.2 Diagram of rolling deformation zone[34]是可以顺利进行的首要因素是在轧制刚开始为了使轧件在轧制开始阶段可以成功的进入需要有一个顺着轧制方向的水平力来保证轧然咬入的情况下所受到的力。轧制初始阶段 N，同时两者间接触发生相对滑动，会受到能够获得 T 与 N 之间的关系： = (f 为因数采用摩擦角 β 来表达： = tan ，，因为擦角。以不借助外力完成咬入所需要的情况是 β≥ 力作用下轧辊将轧板成功咬入需要的情况为界条件，这个时候的角度叫做最大咬入角，
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG339

【参考文献】