大规格棒材轧制变形渗透性研究

发布时间：2017-08-28 21:32

  本文关键词：大规格棒材轧制变形渗透性研究

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【摘要】：大规格棒材被广泛应用在国防军工、船舶工业、核电设备、大型轴类零件、冶金设备、机械制造业等领域。随着我国经济的高速发展,对它的需求和要求也越来越高。对于大于?250mm的大棒材以前都是采用传统的锻造法生产,随着连铸水平的不断提高和轧机设备的发展,使以轧代锻得到迅猛发展,不仅实现了大棒材的工业化批量生产还大大降低了生产成本。但由于连铸坯内部存在的孔隙性缺陷,严重影响产品质量,通过轧制法在有限的压缩比条件下,变形很难渗透到轧件芯部致使孔隙性缺陷得不到压实焊合。本文运用有限元分析软件,分别对?600mm的圆坯在箱形孔开坯轧制成300mm方和488mm?326mm的矩形坯在箱型孔中开坯轧制成220mm方的轧制变形情况进行分析,矩形坯在改进后箱形孔轧制过程中的金属变形情况,以及圆坯在扁六角孔和菱形孔中的轧制变形。计算出轧件的应变分布、应力状态、断面形状尺寸及轧制力等重要参数。主要结论如下:(1)圆坯和矩形坯在箱形孔中变形轧制时,轧件芯部附近变形区都是两拉一压应力状态,出变形区圆坯残余应力是三向拉应力而矩形坯则是两拉一压的应力状态,更利于变形渗透,且矩形坯在箱型孔中的充满度较好。在压缩比基本相同的条件下,圆坯芯部总应变1.470,矩形坯芯部总应变1.421,两者基本相同,在箱形孔中轧制时矩形坯比圆坯等效应变分布较均匀。当孔型侧壁起限制宽展作用时,拉应力减小甚至变为压应力,轧件芯部呈现两压一拉应力状态,变形向芯部渗透明显。(2)在减小侧壁斜度增加槽深的箱形孔中轧制矩形坯时,残余应力由原来的两拉一压状态变为两压一拉应力状态,且在新孔型中充满度好。新孔型每道次芯部等效应变均大于原孔型,芯部总应变为1.732高于原孔型芯部总应变1.421,变形渗透性得到增强。改进孔型中的应变分布较原孔型中应变分布要均匀,且能耗低,轧制更稳定。(3)圆坯在扁六角孔和菱形孔中轧制变形时,第一道次芯部等效应变分别为0.165和0.382。轧件芯部附近变形区内菱形孔是两压一拉应力状态,扁六角孔是两拉一压应力状态,出变形区菱形孔残余应力为两压一拉而扁六角却是两拉一压状态,且菱形孔中的应变分布均匀轧后残余应力小,变形渗透性强。但菱形孔不适宜大压下轧制,而扁六角孔可以较好的实现圆坯开坯轧制时变形的渗透。
【关键词】：大棒材 轧制 有限元模拟 孔型 变形
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.62
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题背景与研究意义9-14
• 1.2 大棒材研究现状14-17
• 1.2.1 大棒材轧制生产发展14-15
• 1.2.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 课题研究的主要内容17
• 1.4 课题难点、技术路线以及创新点17-19
• 1.4.1 课题研究的难点17-18
• 1.4.2 课题研究方法和技术路线18
• 1.4.3 课题创新点18-19
• 第二章 圆坯在箱形孔中的开坯轧制分析19-36
• 2.1 有限元模型的建立19-21
• 2.1.1 假设条件与单元划分20
• 2.1.2 边界条件20-21
• 2.2 模拟结果分析21-34
• 2.2.1 轧件尺寸计算结果与充满分析21-26
• 2.2.2 轧件应变分析26-30
• 2.2.3 轧件应力分析30-33
• 2.2.4 侧壁影响33-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第三章 矩形坯在箱形孔中的开坯轧制分析36-51
• 3.1 有限元模型的建立36-38
• 3.1.1 有限元模型37
• 3.1.2 边界条件37-38
• 3.2 模拟结果分析38-49
• 3.2.1 轧件尺寸计算结果与充满分析38-42
• 3.2.2 轧件应变分析42-47
• 3.2.3 轧件应力分析47-49
• 3.3 本章小结49-51
• 第四章 新旧孔型中矩形坯初轧的分析比较51-62
• 4.1 有限元模型的建立51-52
• 4.2 新孔型的设计52-53
• 4.3 模拟结果比较分析53-61
• 4.3.1 轧件在孔型中的充满度比较53-54
• 4.3.2 轧件应变分析54-59
• 4.3.3 轧件应力分析59-60
• 4.3.4 轧制力分析60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 圆坯在新孔型中的变形分析62-70
• 5.1 有限元模型的建立62-63
• 5.2 模拟结果分析63-67
• 5.2.1 轧件变形后断面尺寸和充满度分析63-64
• 5.2.2 轧件应变分析64-66
• 5.2.3 轧件应力分析66-67
• 5.3 两种新孔型的比较67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考 文献71-75
• 在学研究成果75-76
• 致谢76

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本文编号：749607