铜板带连挤连轧的模拟研究

发布时间：2017-10-08 10:24

  本文关键词：铜板带连挤连轧的模拟研究

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【摘要】：铜板带被广泛用于航空航天、汽车、电子、建筑、通讯等各个行业和领域,其主要的生产方式之一是连续挤压技术。连续挤压技术发展日益成熟,同时兼备生产产品性能优良、实现无限化生产模式以及节能环保等优势。连挤连轧技术是基于连续挤压技术而新兴的一种能源利用率极限化的绿色制造技术。利用连挤连轧技术制造铜板带时,连续挤压机和轧机之间实现板带坯的微张力条件才是连挤连轧顺利进行的保障,以及产品质量优良的前提条件。连挤连轧技术因具有能源利用的极限化、节能环保的最大化等特点而具有广泛的发展空间。本文针对铜板带连挤连轧的成形规律进行深入研究,为实际连挤连轧技术的应用发挥指导作用。本文的连挤连轧研究以TLJ400连续挤压机和轧辊直径为250mm的轧机为模型,通过理论计算,确定连续挤压流动的数学模型,建立连挤连轧微张力的速度条件,通过连挤连轧过程的速度协调方程确定轧辊的线速度,并利用工程法建立变形力能解析式;通过DEFORM数值模拟研究纯铜在不同工艺参数的连挤连轧过程中的成形规律;通过物理模拟验证连挤连轧数值模拟过程中坯料流动规律的准确性,通过连挤连轧实验来验证数值模拟中坯料温度、速度以及变形力载荷的准确性。连挤连轧成形的数值模拟结果表明:对于连续挤压挤出产品尺寸相同时,随着轧辊压下量的增加,坯料变形温度略有下降,挤压轮扭矩和腔体载荷是先减小后增大的,轧辊扭矩和轧制力都是增大的。对于连挤连轧生产同一尺寸的产品,连续挤压挤出的产品宽度相同,厚度越大,轧辊压下量也越大,则坯料在连挤连轧成形中的温度越低,挤压轮扭矩和腔体载荷都减小,而轧辊扭矩和轧制力越大。对于挤压轮转速的增加,坯料的变形温度升高,而挤压轮扭矩,轧辊扭矩,腔体载荷以及轧制力都是降低的。针对上述数值模拟的方案,进行了铜板带连挤连轧的物理模拟,以及实验研究,结果与数值模拟结果吻合。
【关键词】：铜板带 连挤连轧 数值模拟 物理模拟 微张力
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 铜材的连续挤压技术概论11-13
• 1.1.1 连续挤压的概述11
• 1.1.2 连续挤压技术的原理及特点11-12
• 1.1.3 连续挤压及铜板带连续挤压目前研究及发展现状12-13
• 1.2 轧制技术的概述13-14
• 1.2.1 轧制的概念13
• 1.2.2 连轧中张力概念及特点13-14
• 1.3 连挤连轧技术的简介14-16
• 1.3.1 连挤连轧技术的工作原理14-15
• 1.3.2 连挤连轧技术的优势15
• 1.3.3 连挤连轧中微张力条件的建立15-16
• 1.4 本课题的研究方案16-17
• 1.4.1 课题的研究意义16-17
• 1.4.2 课题的研究内容和方法17
• 本章小结17-19
• 第二章 铜板带连挤连轧数学模型的建立19-32
• 2.1 建立连挤连轧的速度协调方程19-26
• 2.1.1 坯料在挤压轮轮槽中截面积的计算19-20
• 2.1.2 坯料速度的计算20-21
• 2.1.3 连挤连轧的张力21-22
• 2.1.4 速度差的计算22
• 2.1.5 轧制的前后滑现象22-23
• 2.1.6 咬入角和中性角的确定23-24
• 2.1.7 建立连挤连轧的速度协调方程24-25
• 2.1.8 轧辊线速度的确定25-26
• 2.2 连续挤压的力能计算26-31
• 2.2.1 工程法及假设条件26
• 2.2.2 连续挤压中坯料的成形规律及分区26-28
• 2.2.3 Ⅳ区定径带处刚性移动区28-29
• 2.2.4 Ⅲ区模具处正挤压区29-30
• 2.2.5 Ⅱ区腔体扩展变形区30-31
• 2.2.6 Ⅰ区腔体入.处31
• 本章小结31-32
• 第三章 连挤连轧的有限元建模及其关键技术32-41
• 3.1 DEFORM有限元模拟简介32
• 3.2 建立连挤连轧有限元模型的关键技术32-40
• 3.2.1 有限元几何模型的建立32-33
• 3.2.2 网格的划分33-35
• 3.2.3 建立材料模型35-36
• 3.2.4 设定边界条件36
• 3.2.5 设定接触关系和摩擦条件36-37
• 3.2.6 设置时间步长和初始温度37
• 3.2.7 板带坯的降温处理37-39
• 3.2.8 连挤连轧微张力的设置39-40
• 3.2.9 轧辊转速的设置40
• 本章小结40-41
• 第四章 铜板带连挤连轧的数值模拟41-61
• 4.1 铜板带在连挤连轧中的成形过程41-42
• 4.2 轧辊压下量对铜板带连挤连轧的影响42-48
• 4.2.1 温度场的分析43-45
• 4.2.2 等效应力的分析45
• 4.2.3 挤压轮最大扭矩的分析45-46
• 4.2.4 轧辊扭矩的分析46-47
• 4.2.5 腔体在Z轴方向上载荷的对比47
• 4.2.6 轧制力的对比47-48
• 4.3 连续挤压挤出板带坯厚度不同对连挤连轧的影响48-52
• 4.3.1 温度场的分析48-49
• 4.3.2 等效应力的分析49-50
• 4.3.3 挤压轮最大扭矩的分析50-51
• 4.3.4 轧辊扭矩的分析51
• 4.3.5 腔体在Z轴方向上载荷的对比51-52
• 4.3.6 轧制力的对比52
• 4.4 挤压轮转速对连挤连轧的影响52-56
• 4.4.1 温度场的分析53
• 4.4.2 等效应力的分析53-54
• 4.4.3 挤压轮最大扭矩的分析54-55
• 4.4.4 轧辊扭矩的分析55
• 4.4.5 腔体在Z轴方向上载荷的对比55-56
• 4.4.6 轧制力的对比56
• 4.5 挡料块形状对连续挤压的影响56-60
• 4.5.1 温度场的分析57-59
• 4.5.2 等效应力的分析59-60
• 本章小结60-61
• 第五章 连挤连轧过程的物理模拟及实验61-76
• 5.1 物理模拟的理论基础61
• 5.2 物理模拟实验准备与方案61-63
• 5.3 物理模拟结果及分析63-71
• 5.3.1 产品尺寸不同的连续挤压物理模拟结果与分析63-67
• 5.3.2 轧制物理模拟结果与分析67-71
• 5.4 连挤连轧实验方案71-75
• 5.4.1 连挤连轧实验目的与设备71-73
• 5.4.2 连挤连轧实验方案73
• 5.4.3 连挤连轧实验的结果分析73-75
• 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-81
• 附录A 附录内容名称81-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文82-83
• 致谢83-85

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1 杨含和;;关于“连轧张力公式”一文的初步意见[J];钢铁;1977年02期

2 张树堂;;对“连轧张力公式”一文的讨论[J];金属学报;1978年03期

3 张进之;;连轧理论与实践[J];钢铁;1980年06期

4 童华强;最新“全连轧”及其特点[J];钢铁研究;1995年02期

5 张进之;赵厚信;王U，

本文编号：993486