碳钢/不锈钢板蛇形轧制复合变形行为
2022-08-01 《塑性工程学报》2022年第5期碳钢/不锈钢复合板综合了两种金属各自的优良性能,在汽车工业、电子器件、军工武器、建筑和化工等领域得到了广泛应用。更加充分全面地掌握各工艺参数对碳钢/不锈钢轧制复合的影响规律,以制备出性能优良的复合板是当前亟需解决的关键问题。
蛇形轧制是为解决厚规格板材异步轧制弯曲问题发展起来的一种新型轧制工艺,LISY等和XUGF等研究了蛇形轧制钢板的微观组织和力学性能,结果表明,蛇形轧制可以使剪切应变在厚度方向上分布更加均匀;江连运等建立了厚板同速异径蛇形轧制的轧制力和弯曲曲率计算模型,将理论计算结果和有限元模拟结果进行对比,两者吻合良好;KNIGHTCW等通过有限元模拟得到了不同压下量对低碳钢板蛇形轧制弯曲曲率的影响规律;ZHANGT等和YANGJX等采用模拟和实验相结合的方法研究了轧辊错位量、压下率和辊速比对弯曲性能和塑性应变全厚度分布的影响规律。由此可见,蛇形轧制在厚板的曲率、变形渗透和轧制力等方面已经做了许多研究。
针对多金属轧制复合成形过程中相关工艺参数的预测以及相关规律的掌握,国内外诸多学者利用有限元模拟的方法对多金属轧制复合过程进行了研究。何冰冷等采用ABAQUS软件进行了有限元建模分析,得到了板坯厚度、轧制压下率、板坯上下表面温差以及辊速比对复合厚板头部翘曲的影响规律;宜亚丽等采用MSC Marc建立了带夹层不锈钢复合板三维热力耦合模型,分析了不同参数下异步轧制所得带夹层的不锈钢复合板翘曲曲率、塑性应变以及轧制力的变化规律;许贺彬等采用热轧复合工艺研究了不同轧制速度下铝/镁/铝复合板的边裂行为,发现界面的扩散层厚度随轧制速度的增加先减小后增加,当轧制速度为0.55m·s-1时,其扩散层厚度最大为6.77μm;LEEKS等研究了压下率对Al/Cu轧制复合界面组织和力学性能的影响,结果表明,压下率大于50%时可制备出结合强度良好的板材;KIMIK等对Mg/Al/STS复合板的弯曲和结合层抗弯强度进行了研究,结果表明,中性层的位置是影响界面的重要因素。
蛇形轧制是一种有别于传统异步轧制的轧制工艺,为了提高复合板结合界面的塑性应变,降低板材弯曲程度,得到性能优良的复合板,将其应用于金属轧制复合有重要意义。因此,为得到不同工艺参数对蛇形轧制复合变形行为的影响规律,本文采用ANSYS Multiphysics/LS—DYNA模拟软件对基层为碳钢q235、复层为不锈钢1Crl3的双层碳钢/不锈钢板蛇形轧制复合过程进行有限元模拟并对其影响规律进行研究。
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