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内台阶锥形环件轧制工艺与设备研究

韩星会  
【摘要】:环件轧制是一种生产无缝环件的特种加工工艺,它是通过局部连续轧制的方法,将小直径厚截面的环形毛坯逐渐轧制成大直径的薄截面的环件,它具有省力、节能、节材、生产率高、生产成本低、产品范围广等显著特点,在许多工业领域中得到了广泛的应用。环件轧制技术最有吸引力的领域和发展方向是直接轧制成形截面轮廓复杂的异形截面环件,然而,与矩形截面环件相比,异形截面环件轧制成形规律更复杂,轧制过程中常常出现截面轮廓充不满、拉缩、凹坑、碟形等各种特有现象,这些现象是异形截面环件轧制成形规律的客观反映。要通过轧制成形生产合格的异形截面环件,必须研究、认识、掌握和灵活应用异形截面环件轧制成形规律。 内台阶锥形环件是一种典型的异形截面环件,本文采用数值模拟和物理实验相结合的研究方法,对内台阶锥形环件轧制工艺进行了深入研究,主要研究内容和结果如下: 基于环件轧制理论和弹塑性有限元理论,建立了铅材料内台阶锥形环件轧制有限元模拟模型。以有限元模拟软件ABAQUS为平台,运用有限元程序ABAQUS/Explicit对铅材料内台阶锥形环件的轧制过程进行了模拟。通过模拟计算,揭示了铅材料内台阶锥形环件轧制缺陷形成机制;分析了铅材料内台阶锥形环件轧制金属流动规律及轧制力能参数;研究了高径比对铅材料内台阶锥形环件轧制变形规律的影响。 针对铅材料内台阶锥形环件轧制缺陷,对轧制毛坯和轧制孔型进行了优化设计,模拟结果表明,采用优化轧制毛坯和轧制孔型,轧制金属的流动状况得到了明显的改善。采用铅环件试样在D51-160A热轧环机上进行轧制实验,轧制出了合格的内台阶锥形环件预轧制环件。模拟和实验结果证明了轧制毛坯和轧制孔型优化方案是合理的。对内台阶锥形环件轧制难度进行了分析,提出用环件锻件和轧制毛坯的水平横截面积分布规律来描述内台阶锥形环件的轧制难度。对内台阶锥形环件及其几种改进环件的轧制过程进行模拟,模拟结果表明,环件锻件和轧制毛坯的水平横截面积分布规律能够较好地描述内台阶锥形环件的轧制难度,并能对其轧制缺陷进行很好的预测,同时也可作为内台阶锥形环件预轧件设计的依据。 研究了LD10铝合金内台阶锥形环件轧制变形规律。采用Gleeble-3500热模


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