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《燕山大学》 2014年
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TA2工业纯钛板带材轧制粘辊机理及影响因素研究

李文山  
【摘要】:钛及钛合金因其优良的性能在航空航天和其他领域有着广泛的应用前景,但也受其加工效率和生产成本的制约。本文针对工业纯钛轧制过程容易粘辊的问题,首先计算了Ti、Al、Cu、Mg与Fe的界面结合能及各金属内部结合能,Ti与Fe界面粘着能大于各金属内部结合能,而另三种金属界面结合能则介于金属内部结合能之间,因此当Fe、Ti表面紧密接触并发生相对运动时,断裂将发生于Ti基体较深层处。 然后分析了TA2冷轧工况下的粘辊情况,由于钛所特有的热物理性质,润滑膜较其他金属更容易破裂,导致轧辊与板材发生直接接触并产生粘辊,为表征粘辊程度,在首次提出粘着指数概念的基础上,重点分析了压下规程、轧制速度、润滑剂种类等因素对粘辊程度的影响,提出TA2冷轧速度应低于3m/s,单道次压下率应低于20%等防粘工艺。 本文详细分析了无氧化皮、厚氧化皮、薄氧化皮三种热轧板的变形与粘着摩擦情况,发现无氧化皮或者氧化皮较薄的板材更容易发生内摩擦情况。钛材是一种抗氧化性能很好的材料,除鳞后在裸露板面上不能很快形成足够厚的二次氧化皮,钛板的部分基体就会在接触弧处与轧辊直接接触。因此,在除鳞之后可对板材进行预氧化处理,以期达到防粘效果。 本文阐明了滑动速度差与辊面粘着的重要关联,提出一种新型变形区滑动速度差计算模型,丰富了经典轧制理论中“前滑和后滑”部分内容。采用Deform-3D有限元软件对工业纯钛板热轧速度场进行了仿真,得出稳定轧制阶段变形区滑动速度差仿真结果与理论计算结果接近。另外,在咬入阶段的变形区几乎全为后滑区,此时轧辊与板材滑动速度差很大,板面温度因摩擦而迅速升高,很可能导致粘辊。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG339

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【参考文献】
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