高应力板带振动处理工艺研究

发布时间：2020-09-30 15:07

　　随着前几年钢铁行业的产能过剩而引起的环境等问题日益严重和保护环境等一系列政策的出台,“绿色钢铁”及“绿色加工”将成为今后钢铁行业的发展趋势以及解决环境问题的主要方法。振动时效(Vibration Stress Relief)由于具有用时短、高效率和绿色无污染等优点,在钢铁产业的生产中有着很大的发展潜力。同时,目前振动时效主要集中于圆筒焊接件、大型锻造件和铸件上的研究,而关于冷轧带钢的研究很少,所以对冷轧带钢的振动时效工艺的模拟研究和试验探究是十分有必要的,而降低和均化冷轧带钢中的残余应力是防止板形缺陷追求的重要目标。基于以上研究背景,本文的主要研究内容包括以下几部分:(1)基于弹塑性有限元数值模拟方法,提出了一种可以获得板带残余应力的方法,并通过数值轧制模拟得到了塑性加工后具有残余应力的冷轧带钢,对该方法进行了验证。(2)建立了一种冷轧带钢的振动时效模型,对轧制后的带钢添加振动时效工艺,改变工艺参数模拟带钢的振动时效,获得了振动对带钢中残余应力的改善规律,验证了采用振动的方式消除带钢的残余应力是可行的。(3)根据ABAQUS对冷轧带钢的振动时效模拟研究结果,确定了激振力、激振频率以及激振时间等激振工艺参数的选取原则。(4)基于激振工艺参数确定原则,设计并改进了振动平台并使用东华测试分析系统和应变片的方式在该平台上对两种带钢进行了试验研究,分析讨论了振前和振后钢板固有频率的变化和板带表面应变出现的明显变化情况,得到了振动时效能够消除带钢残余应力的结论。本文利用理论分析和试验研究相结合的方法,对振动时效的原理、激振参数的选择和振动时效的效果进行了研究和分析,得到了振动时效处理对带钢残余应力有显著的减少与均化作用。本文所获得的研究结果可以为冷轧带钢的振动时效应用提供一些借鉴和指导。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG335
【部分图文】：

振动时效处理,焊接件,冷轧带钢

图 1-1 焊接件振动时效处理的现场(3) 振动时效技术开始研究应用在航空航天行业的金属件上（钛合金、铝合金等）。(4) 振动时效技术的频率从低频向高频发展，从机械振动朝着超声振动及机械振动和超声振动相结合的多元化方向发展。1.4 课题研究目的和意义冷轧带钢在钢铁产量中占有重要的比例和地位，正是由于冷轧带钢板形控制难度大，技术含量高，所以冷轧带钢的生产质量代表着一个国家的工业发展程度。和发达国家相比，本国冷轧带钢的比例较低，有巨大的成长空间[52]。冷轧带钢是采用冷轧形式生产出来的板带产品[53]，它因具有高性能和高质量等优点被广泛应用在家电、汽车、轻工业等制造业，所以近年来对冷轧带钢的质量要求越来越严格。高质量和高附加价值的产品更有竞争力，因此十分有必要提升带钢的质量。

网格分布,网格分布,二维平面,模型

燕山大学工学硕士学位论文3.1.2 模型的建立及网格划分冷轧过程中的机构包含工作轧辊、支撑轧辊，机器支架等工作机构和减速机联轴器等传动机构。轧制过程是轧件的塑性加工过程，为了节约计算时间，在模拟中要考虑模型的简化，因此不考虑机架等机构。在模型中只考虑轧辊和轧件与现实的轧制生产过程相差不大。由于轧件需要在振动模拟过程中使用，所以在轧制模拟过程中建立全部模型二维平面模型如图 3-1 所示。采用 ABAQUS 中的通用、隐式计算方法。通用、隐式是通过一次一次的迭代进行计算的，所以网格划分的少，迭代的次数就少，计算的速度就快。在工作辊与轧件接触的位置进行网格细化，辊子与轧件网格的比值大约在 1: 3 左右。

路径图,残余应力场,轧件,路径图

子线速度的速度 v 50m m /s进入辊缝，而件向前移动，实现工件的塑性加工。3.3 振动过程模拟通过轧制过程的模拟，可以获得塑残余应力场，所以在应力选项上选择轧制后的残余应力场，如图 3-2 所示。模型是厚度方向上的轧件内部的应力应该是相延伸率不一样，所以不同厚度上的残余应拟后轧件上的残余应力的总体规律是表属受压应力，这是由于芯部金属延伸的金属阻止芯部金属延伸，所以芯部受压轧件厚度方向上建立一条路径用于提取3 就是路径上的残余应力具体数值。

【参考文献】