基于ANSYS/LS-DYNA辊式楔横轧轧制过程有限元分析

建立了辊式楔横轧轧辊及轧件的有限元模型,对轧制过程进行了动态模拟,获得了轧件在不考虑热力耦合时的应力分布、考虑热力耦合时的温度场分布及应力分布,并且将两种状态进行了比较。结果表明,轧件的最大应力或温度区域位于与轧辊接触部位,径向沿金属流动方向向两侧区域和轴心扩展,轴向沿轴线中心向两测扩展;轧制过程中,机械做功使轧件的温度持续升高,轧辊转速19rpm、轧件初始温度为450℃时,轧制结束时温度升高49.742℃,前期由于轧件温度升高有助于塑性变形,考虑热力耦合时轧件的最大等效应力小于未考虑时的,而后期由于轧件变形减小,导致规律正好相反。结论为研究楔横轧轧件成形规律和控制利用轧件在轧制过程中机械做功造成的温升提供依据。     

连续铸轧辊套传热分析

在连续铸轧中,金属液经铸嘴装置连续不断地注入2个相向旋转、内部通水冷却的铸轧辊的辊缝中间,金属液在辊缝中冷却、凝固结晶并经轧制成形.作者通过建立铸坯与铸轧辊辊套之间强温变耦合特性的界面接触热导模型及铸坯和铸轧辊辊套传热数学模型,对铸轧辊与铸坯的温度场进行了仿真,并分析了辊套的厚度、导热系数和表面粗糙度对辊套温度分布的影响.通过仿真分析发现辊套外表面温度在铸轧区变化剧烈,辊套进入铸轧区入口处温度开始急剧上升,但最高温度并不在出口处,而是在轧制区靠近出口处.辊套离开铸轧区后温度开始下降,进入入口处时温度降至最低;界面导热能力随辊套表面粗糙度减小、辊套材料的导热系数增大、辊套厚度减小而增大.     

中厚板轧制过程中轧件头部翘曲的影响因素与控制方法

对中厚板轧制生产过程中,影响连续生产效率的轧件头部弯曲的影响因素:轧件温度分布、压下量、轧制线不同高度与辊径等进行分析,并对各因素控制对比进行分析,确定对轧机上、下轧辊的转速差进行控制的方法,实现对轧件头部弯曲的在线调整.     

轧辊弹性变形对中厚板辊缝设定的影响

根据中厚板轧制过程的受力模型 ,将辊缝变化转化为辊系的弹性变形 ,利用影响函数法 ,计算出轧件宽度、工作辊半径、支承辊半径、工作辊凸度、支承辊凸度及轧制力等因素对辊缝设定的影响·仿真结果表明 :①随着支承辊半径的增大 ,轧辊变形量呈线性减少 ;②随着工作辊半径增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;③随着支承辊凸度的增大 ,轧辊变形量呈线性增加 ;④工作辊凸度与轧辊变形量之间呈线性关系 ,轧件宽度的变化直接影响该线性关系的走向 ;⑤随着轧制力增加 ,轧辊变形量线性增加·只要轧制力相等 ,轧辊变形基本不变     

轧制问题的有限单元法解

本文在平面应变条件下,假设轧件为应变硬化的刚塑性体,轧辊为不变形的刚体,轧辊与轧件之间的接触摩擦条件为粘着,即轧辊与轧件之间无相对滑动。用刚塑性有限单元法计算了平板轧制过程的单位压力,金属流动速度和应变、应力分布等,并对接触弧长、刚塑性交界面、前滑系数和中性角等的确定提出新的看法。 有限单元法计算程序是以刚塑性广义变分原理为基础,采用八节点曲边四边形等参单元。根据在四辊轧机上轧制铝板的实测数据,对计算结果进行验证。     

热带钢连轧机精轧轧辊磨损计算理论

对四辊热连轧机精轧轧辊磨损进行了研究 ,除考虑了轧件的轧制长度外 ,还考虑了轧制压力和辊间压力的横向不均匀分布 ,轧件在辊缝中的纵向和横向滑动 ,轧件偏离轧制中心线的影响以及 CVC辊型对磨损的影响 ,以实测数据为基础 ,建立了支承辊和工作辊磨损分布的理论计算模型 ,计算结果与实测结果吻合很好 ,对各种轧机轧辊磨损的研究有一定的参考价值。     

三维弹塑性接触问题的边界元法及其在板带轧制过程分析中的应用

介绍了考虑摩擦三维弹塑性接触问题的边界元法和具体的求解步骤,并将其应用于板带轧制过程的模拟。对板带轧制过程中轧辊与轧件的接触变形进行了分析,得到了轧辊弹性压扁、轧件边部减薄以及轧件弹复的分布规律。     

楔横轧成形小断面收缩率轴类件热力耦合数值模拟

借助DEFORM-3D有限元软件针对小断面收缩率轴类件的楔横轧成形过程进行热力耦合数值模拟,分析轧件在成形过程中的温度变化规律;通过与常规断面收缩率轧件进行对比,得到小断面收缩率轧件的各向应力分布状态.模拟结果表明:小断面收缩率轧件与轧辊接触表面的温度变化较为剧烈,而轧件内部中心位置附近温度无显著变化;由于轧制位置的不同,轧件各横截面间的温度变化有所差异,曲线的波动存在着相位差.此外,小断面收缩率轧件在接触变形区周围的横向和径向压应力较大而轴向压应力较小,导致其横截面容易出现椭圆化;其中心附近区域由于受到比常规断面收缩率轧件更大横向和轴向拉应力影响,因而更易产生疏松、裂缝等缺陷.进行轧制试验,验证了模拟结果的可靠性.     

中厚板轧制过程中轧件头部翘曲的影响因素与控制方法

对中厚板轧制生产过程中，影响连续生产效率的轧件头部弯曲的影响因素：轧件温度分布、压下量、轧制线不同高度与辊径等进行分析，并对各因素控制对比进行分析，确定对轧机上、下轧辊的转速差进行控制的方法，实现对轧件头部弯曲的在线调整。     

热轧带钢高速钢复合轧辊非稳态温度场的数值模拟

在考虑轧辊空转、周向传热、摩擦热、变形热、轧辊和轧件之间传热系数的变化、轧辊物性参数随温度的变化以及轧件在轧制过程中的温降等因素基础上,对1 700 mm热轧带钢R3和F3机架工作辊的非稳态温度场进行数值模拟。研究结果表明:辊内温度变化剧烈区域的深度仅几mm,随深度的增加,温度的变化幅度迅速减小,极值出现的位置逐渐后移;轧辊中心横截面上的温度外高内低,工作层的径向温度梯度远大于辊芯的径向温度梯度;随轧钢数量的增加,温度曲线逐渐上移;沿辊身长度方向,中间温度高,两头温度低;在纯轧阶段,R3机架工作辊的吸热量和散热量比F3机架的小,而间隙阶段的散热量比F3机架的大。     

铣削Cr12材料的铣削力试验研究

本文应用压电式铣削测力仪试验研究含铝高速钢铣刀铣削Cr12材料的铣削力.研究了主轴转速、进给速度、轴向切深和径向切深对最大铣削力的影响,用正交实验法和多元线性回归分析方法建立了铣削力数学模型.试验结果表明,X、Y方向最大铣削力随进给速度、轴向切深、径向切深的增加呈现上升趋势,而随着主轴转速的增加有减小趋势.     

波形刃铣刀铣削力的预报数值模型

为优化波形刃铣刀的设计和正确应用 ,建立一个离散的数值模型来预报铣削力的大小。根据已有的单位铣削力模型和它与切屑厚度的关系 ,获得局部铣削力的大小。将铣刀沿轴线方向划分成小的铣刀片 ,把作用在铣刀片上的局部铣削力叠加到一起 ,从而建立起离散的数值切削模型。提供了计算铣削力和参数标定的算法。通过几组实验 ,验证了数值模型的有效性     

侧钻开窗过程中铣鞋受力分析

在侧钻开窗过程中,选择动力钻具、确定钻压和转速等参数的重要依据是铣鞋在开窗过程中的受力状态。建立套管-铣鞋的相互作用模型,并编制计算程序对铣鞋受力情况进行分析,获取不同施工参数(如钻压、切入角度和转速)对开窗铣鞋的受力和钻进速度的影响;并进行多组套管开窗实验验证所建立套管相互作用模型以及仿真结果的正确性。结果表明:在整个开窗过程中,随着铣鞋铣入套管的深度加深,侧向力逐渐变小,变为0后反向增加;钻压越大铣鞋上的扭矩和钻进速度越大;切入角度越大铣鞋上的侧向力和扭矩越大。     

激光铣削物理过程研究

研究激光铣削物理过程,定量分析了喷射物质的反冲压力的大小,建立了激光铣削多余物质的排出物理模型,通过观察熔体喷射状况,并利用高速摄影仪对其喷射过程进行拍摄,验证了激光铣削模型的正确性．在此基础上研究了蒸汽反冲压力和辅助气体对熔体喷射速度的影响,分析了辅助气体压力对激光铣削速率和铣削面质量的影响机理．     

陶瓷刀具高速铣削镍基高温合金铣削力实验研究

针对高温合金材料GH3039的铣削加工性差的特点,设计了陶瓷刀具铣削加工单因素及正交实验,以研究背吃刀量、铣削速度、每齿进给量等铣削用量对高温合金数控铣削过程产生铣削力的影响。通过铣削实验分析,得到背吃刀量与铣削力的变化曲线;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过极差分析得出最优铣削参数。该参数可以为高温合金材料GH3039加工过程中的背吃刀量的选择提供参考。     

中间尺度零件微细铣削加工工艺

论述了中间尺度零件微细铣削加工关键使能技术,然后介绍了自行研制的小型精密数控微细铣削系统,其定位精度可达1.53 μm.最后开展机床加工工艺实验研究,采用直径0.2 μm的端铣刀进行平面微细铣削加工,获得表面粗糙度值为215 nm;采用直径0.2μm的球头铣刀进行微直槽加工,尺寸误差在1-2μm以内;并进行了微螺旋槽、微齿轮及微半球典型结构件的微细铣削加工实验.分析结果表明系统已经具备了对中间尺度三维微小零件的微细铣削加工能力.     

马海毛纤维毡缩性能研究

根据测得的马海毛和羊毛的摩擦系数,通过毡缩球法分析了马海毛的毡缩性能,马海毛与羊毛混纺时混合比对纤维毡缩性能的影响,以及马海毛长度对纤维毡缩性能的影响.得出了马海毛与羊毛混纺时混纺比对混纺纤维毡缩性能的影响规律,以及纤维长度对其毡缩性能的影响规律.     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

Mechanical milling assisted by electrical discharge

Mechanical milling is an effective technique for the preparation of fine metallic and ceramic powders and can also be used to drive a wide range of chemical reactions. Milling devices include planetary machines, attritors and vibrational mills; products include amorphous, nanocrystalline and quasicrystalline materials, supersaturated solid solutions, reduced minerals, high-surface-area catalysts and reactive chemicals. During milling, solid-solid, solid-liquid and solid-gas reactions are initiated through repeated deformation and fracture of powder particles. A separate materials synthesis and processing technique involves reacting a material in a gas atmosphere under an electrical discharge. Here we show that the application of low-current, high-voltage electrical impulses during milling can result in both faster reactions and new synthesis and processing routes. We demonstrate the effects of glow (cold) and spark (hot) discharge milling on particle fracture for brittle, low-conductivity materials and ductile metals. Glow discharge milling was found to promote solid-gas reactions whereas spark discharge milling promotes fast fracturing, recrystallization, mineral reduction and solid-solid reactions.     

Dry face milling of titanium alloys

In machining titanium alloys, cutting tools generally wear out very rapidly because of the high cutting temperature resulted from the low thermal conductivity and density of the work material. In order to increase the tool life, it is necessary to suppress the cutting heat as much as possible by applying an abundant amount of coolant, but this will entail serious techno-environmental and biological problems. To study the performance and avoid these limitations, a PVD-coated insert was used to the dry face mill of (α +β) titanium alloys. As a result it was found that the inserts exhibit an excellent cutting performance at low cutting speeds and feed rates, and there is no significant difference in the dominant insert failure mode between the wet and dry cutting in discontinuous cutting.