工艺参数对含铋不锈钢棒材成形的影响
发布时间：2022-01-05 09:40
在化工及食品机械行业需要用到大量的不锈钢,其中在不锈钢中添加铋元素不仅能提高其热加工性能、冷加工性能和切削性能,而且符合食品机械行业卫生标准,正被广泛的应用于化工及食品机械行业。三辊行星轧制作为含铋不锈钢棒材的主要轧制技术,在实际生产中棒材芯部易出现裂纹、空洞等缺陷,严重影响产品的质量。本文旨在优化含铋不锈钢棒材的三辊行星轧制工艺参数,解决轧制过程中棒材芯部易出现裂纹的问题。通过对三辊行星轧制理论的研究和现场的调研,分析了诸多工艺参数对轧制过程的影响,确定了可优化的工艺参数及其范围。采用了有限元软件ABAQUS对含铋不锈钢棒材三辊行星轧制的过程进行了模拟,通过模拟结果对轧制过程的流动规律、应力状态、应变状态、温度场和轧制力进行了分析。选取了五个关键工艺参数下的不同水平,运用正交试验法进行16组模拟实验。以含铋不锈钢的断裂阈值为标准,采用Brozzo韧性断裂准则,判断了含铋不锈钢棒材芯部产生裂纹可能性的大小。研究获得了一组最优轧制工艺参数:温度1200℃;摩擦系数0.7;偏转角6°;倾斜角54°;轧辊转速120r/min,并讨论了五个工艺参数对开裂的敏感性。绘制了含铋不锈钢材料的热加工图...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 含铋不锈钢材料的发展及应用
1.2 含铋不锈钢材料的成型方式
1.3 三辊行星轧制的概况
1.3.1 三辊行星轧制的结构及原理
1.3.2 三辊行星轧机的轧制特点
1.3.3 三辊行星轧制国内外概况
1.4 课题研究的意义及主要研究内容
第2章 成型过程有限元模型的建立及模拟
2.1 有限元软件的选择及模型的简化
2.1.1 有限元软件的选择
2.1.2 三辊行星轧制模型简化
2.2 三辊行星轧制几何模型建立
2.2.1 轧件模型及网格划分
2.2.2 轧辊模型
2.2.3 轧辊与轧件的装配方法
2.3 含铋不锈钢材料模型建立
2.4 三辊行星轧制边界条件设定
2.4.1 运动边界条件
2.4.2 热边界条件
2.4.3 接触边界条件
2.5 模拟结果及讨论
2.5.1 变形规律分析
2.5.2 棒材应力状态与应变状态分析
2.5.3 温度场分析
2.5.4 轧辊承受轧制力分析
2.5.5 位移与速度分析
2.6 本章小结
第3章 工艺参数对含铋不锈钢棒材成形的影响及优化
3.1 三辊行星轧制工艺参数确定
3.1.1 轧制主要工艺参数选取
3.1.2 轧辊转速计算
3.2 正交试验设计
3.2.1 设计原理
3.2.2 设计方案
3.3 材料韧性断裂准则的选取
3.4 含铋不锈钢的断裂阈值
3.4.1 断裂阈值的确定
3.4.2 截面裂纹产生的趋势
3.5 最大DAMAGE模拟结果
3.6 模拟结果分析
3.7 本章小结
第4章 结果验证
4.1 现场实验验证
4.2 模拟结果与热加工图的对比
4.2.1 含铋不锈钢材料的热加工图
4.2.2 平均应变速率计算
4.2.3 对比验证分析
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]2A12铝合金的热压缩行为及热加工图[J]. 吴凯,韩维群,张铁军,姚为,郭晓琳. 金属热处理. 2017(04)
[2]含铋易切削钢表面裂口缺陷分析及改进[J]. 周成宏,纪仁峰,钟凡,刘年富,孙海波,雷中钰. 南方金属. 2017(02)
[3]核电用316LN奥氏体不锈钢延性断裂阈值研究[J]. 杨晓雅,何岸,张海龙,王西涛. 热加工工艺. 2015(21)
[4]我国不锈钢生产消费现状分析及2020年展望[J]. 陈程,刘琦. 冶金经济与管理. 2014(05)
[5]无铅易切削Bi白铜连铸工艺的研究[J]. 梁贺,胡捷,王亚宝,李德富. 特种铸造及有色合金. 2014(09)
[6]三辊斜轧空心减径的辊形设计及实验验证[J]. 贾尚武,王召林,刘松,帅全志. 精密成形工程. 2013(05)
[7]三辊螺旋轧机轧辊参数[J]. 陆文林,张新旺,吴晓炜,王勇. 塑性工程学报. 2013(02)
[8]摩擦对行星轧制过程中轧件扭转的影响[J]. 曾庆龄,臧勇,车延明,朱旭. 锻压技术. 2012(06)
[9]含硫、稀土、铋等合金元素的易切削奥氏体不锈钢研究[J]. 吴迪,李壮. 钢铁. 2011(08)
[10]金属延性断裂准则精度的评价[J]. 杨锋平,罗金恒,张华,张广利,张奕. 塑性工程学报. 2011(02)
硕士论文
[1]三辊行星轧制材料摩擦磨损行为研究[D]. 边鸽.中国科学技术大学 2018
[2]含铋易切削奥氏体不锈钢热变形行为的研究[D]. 肖麟.武汉科技大学 2018
[3]三辊行星轧机轧辊的热力耦合分析研究[D]. 董营.山东大学 2016
[4]棒材三辊连续减定径机组力能参数计算及工艺参数设计的研究[D]. 蔺亚静.燕山大学 2016
[5]三辊行星轧制变形区理论解析[D]. 刘一.南京理工大学 2016
[6]铜管三辊行星轧制过程轧制力及轧辊轴力学行为分析[D]. 陈生平.山东大学 2014
[7]三辊行星轧机的辊形研究[D]. 孙明伟.昆明理工大学 2012
本文编号：3570121
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 含铋不锈钢材料的发展及应用
1.2 含铋不锈钢材料的成型方式
1.3 三辊行星轧制的概况
1.3.1 三辊行星轧制的结构及原理
1.3.2 三辊行星轧机的轧制特点
1.3.3 三辊行星轧制国内外概况
1.4 课题研究的意义及主要研究内容
第2章 成型过程有限元模型的建立及模拟
2.1 有限元软件的选择及模型的简化
2.1.1 有限元软件的选择
2.1.2 三辊行星轧制模型简化
2.2 三辊行星轧制几何模型建立
2.2.1 轧件模型及网格划分
2.2.2 轧辊模型
2.2.3 轧辊与轧件的装配方法
2.3 含铋不锈钢材料模型建立
2.4 三辊行星轧制边界条件设定
2.4.1 运动边界条件
2.4.2 热边界条件
2.4.3 接触边界条件
2.5 模拟结果及讨论
2.5.1 变形规律分析
2.5.2 棒材应力状态与应变状态分析
2.5.3 温度场分析
2.5.4 轧辊承受轧制力分析
2.5.5 位移与速度分析
2.6 本章小结
第3章 工艺参数对含铋不锈钢棒材成形的影响及优化
3.1 三辊行星轧制工艺参数确定
3.1.1 轧制主要工艺参数选取
3.1.2 轧辊转速计算
3.2 正交试验设计
3.2.1 设计原理
3.2.2 设计方案
3.3 材料韧性断裂准则的选取
3.4 含铋不锈钢的断裂阈值
3.4.1 断裂阈值的确定
3.4.2 截面裂纹产生的趋势
3.5 最大DAMAGE模拟结果
3.6 模拟结果分析
3.7 本章小结
第4章 结果验证
4.1 现场实验验证
4.2 模拟结果与热加工图的对比
4.2.1 含铋不锈钢材料的热加工图
4.2.2 平均应变速率计算
4.2.3 对比验证分析
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]2A12铝合金的热压缩行为及热加工图[J]. 吴凯,韩维群,张铁军,姚为,郭晓琳. 金属热处理. 2017(04)
[2]含铋易切削钢表面裂口缺陷分析及改进[J]. 周成宏,纪仁峰,钟凡,刘年富,孙海波,雷中钰. 南方金属. 2017(02)
[3]核电用316LN奥氏体不锈钢延性断裂阈值研究[J]. 杨晓雅,何岸,张海龙,王西涛. 热加工工艺. 2015(21)
[4]我国不锈钢生产消费现状分析及2020年展望[J]. 陈程,刘琦. 冶金经济与管理. 2014(05)
[5]无铅易切削Bi白铜连铸工艺的研究[J]. 梁贺,胡捷,王亚宝,李德富. 特种铸造及有色合金. 2014(09)
[6]三辊斜轧空心减径的辊形设计及实验验证[J]. 贾尚武,王召林,刘松,帅全志. 精密成形工程. 2013(05)
[7]三辊螺旋轧机轧辊参数[J]. 陆文林,张新旺,吴晓炜,王勇. 塑性工程学报. 2013(02)
[8]摩擦对行星轧制过程中轧件扭转的影响[J]. 曾庆龄,臧勇,车延明,朱旭. 锻压技术. 2012(06)
[9]含硫、稀土、铋等合金元素的易切削奥氏体不锈钢研究[J]. 吴迪,李壮. 钢铁. 2011(08)
[10]金属延性断裂准则精度的评价[J]. 杨锋平,罗金恒,张华,张广利,张奕. 塑性工程学报. 2011(02)
硕士论文
[1]三辊行星轧制材料摩擦磨损行为研究[D]. 边鸽.中国科学技术大学 2018
[2]含铋易切削奥氏体不锈钢热变形行为的研究[D]. 肖麟.武汉科技大学 2018
[3]三辊行星轧机轧辊的热力耦合分析研究[D]. 董营.山东大学 2016
[4]棒材三辊连续减定径机组力能参数计算及工艺参数设计的研究[D]. 蔺亚静.燕山大学 2016
[5]三辊行星轧制变形区理论解析[D]. 刘一.南京理工大学 2016
[6]铜管三辊行星轧制过程轧制力及轧辊轴力学行为分析[D]. 陈生平.山东大学 2014
[7]三辊行星轧机的辊形研究[D]. 孙明伟.昆明理工大学 2012
本文编号：3570121
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