无孔型轧制变形及褶皱形成塑性失稳分析

• 作 者: 张德松
• 出 处: 安徽工业大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 无孔型轧制 有限元模拟 表面质量 褶皱缺陷

无孔型轧制具有轧制能耗低、轧机作业率高、轧件变形均匀等优点,在棒线材的生产中应用十分广泛。无孔型轧制工艺常用于棒线材粗轧过程,但轧制过程因无侧壁作用,存在着轧制不稳定现象,会导致轧件扭转、脱方、褶皱等表面质量缺陷的产生,而无孔型轧制过程的轧制不稳定与轧件宽展和侧面形状有着直接关系。本文根据高速线材无孔型轧制的实际生产特点,借助有限元模拟的方法,详细分析了几种典型尺寸坯料在不同压下变形时的宽展以及鼓形形状的变化规律,并提出合理的压下分配范围和压下方案,分析出无孔型轧制时不同高宽比、不同摩擦、不同温度、不同钢种等因素对轧件宽展及侧面形状的影响规律。研究结果表明:在相同压下率下,轧件高宽比对轧件宽展和侧面形状的影响大于轧件尺寸、轧制温度、轧制摩擦的影响。高宽比越大,轧件宽展相对越小,鼓形临界压下率越大。方形轧件的宽展远大于高形轧件,鼓形临界压下率远小于高形轧件。方形轧件合理压下分配范围为压下率20~35%,高形轧件合理压下分配范围为压下率25~40%。高形轧件的高宽比取较小值,压下率取较大值,高宽比在1.0~1.7范围内利于无孔型轧制的稳定。轧件在经过无孔型轧制后,侧面会呈现出不同程度的鼓形,轧件侧面的鼓形形状在后续的椭圆孔及圆孔型轧制过程中,直接影响着轧制过程的稳定性和轧材的表面质量。本文运用韧性断裂准则和疲劳能量法预测了不同鼓形轧件在圆孔和不同形状的椭圆孔轧制时,轧件表面产生褶皱的倾向性及位置,并揭示了表面褶皱产生的内在原因。研究结果表明:方形轧件在椭圆孔轧制时,轧件鼓形率越大,轧件表面发生褶皱缺陷的概率就越小。扁形轧件进圆孔时,其发生塑性失稳产生褶皱的概率小于方形轧件进椭圆孔的。