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《实心坯二辊斜轧过程三维热—力耦合分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实心坯二辐斜轧过程三维热一力耦合分析第22卷第1期北京科技大学学报2000年2月JournalofUniversj廿ofScienceandTechno
2、ogyaei;ingVbl.22NO.lFeh.2DDD实心坯二幅斜轧过程三维热一力耦合分析.7.1一李胜祗”孙中建拿连诗”巧/7｝华东冶金学院清金1系,j鞍h2430022）北京科技大学材料乖1学与」1程学院，北京100083摘要用MARC/Autoforge程亭吗一辘斜轧穿4Ltf
3、S
4、管坯在穿孔准备区的轧制过程进行」维弹单性热一耦台分析得到了，应变场温度分布,证实丁物理模拟实验得到的变形
5、强度汾管坯断血的w｝分.彤态ji详细分忻了w形分的成因;澄清了孔腔形成理论I.的一分歧毁现了帮的分形态:管坯中心存在着较大的正值静水压力.…”熟一力关于:二辘斜轧实心圆，时变强度分布，卢于述等•■进行过研究，仇L述研究都难反映斜轧变形的复杂过程例如，轧什螺旋前进的运动学特点，斜轧变形区的几何特征，导h工具的作削效乗，更无法反映轧车昆倾角t包括送进角和辗轧角）的影响，故其结论尚吓能代表圃坯斜轧的真实情况•将圆坯板缩，坯的横锻和横轧实验结果应用到斜轧穿孔过程显然是不恰当的,也影响r人们对中心孔腔形成本质的认识.本文采用MARC/Autoforge软
6、件，在完全实际的参数条件下模拟n引坯二幅斜轧过程，以揭示穿孔顶头前金属的真实应力与变形状态，深化对内撕裂形成机理的认识.1数值模拟的模型与边界条件1.1孔型构成实心坯斜轧孔型rh轧幅和导盘构成，如图1所示.变形工具的主要尺寸，转速及调整参数（取自宝钢集公司140连轧管机组狄舍尔穿■〜L,F）LJ实际参数j如卜：轧馄L桶形）直释Dr-!In.入口锥角F2.5.,【｛JU锥角275.，转速HFI20r/mln;导盘直径D18I11,转速n〜・26r/min,送进角a・]2.，辗轧角0.;轧槻距离154.6mm,导盘距离L-17311]in9994）
7、4.09收稿李胜祗.44.副教授脾」暑埋1.2圆坯尺寸，材质及单元划分圆坯直径=178mm,村质为以C22,相当十中国的20#钢.圆坯长度的取定，一方面麻保O.5LA■图1斜轧变形区构成示意图FiglSketchofdeformationzoneconfigurationforrotaryrolling证轧件充满变形区并稍有赢余,另一方面要考虑缩短计算时间,这里取Lb=225mill,用1800个六面体单元离散轧件，横断面h单元数为120个，长度方向单元数为15个.材料的热物理性能(导热系数，热容，线膨胀系数)是随温度变化的，变形抗力是热力学参
8、数(变形程度,变形速度和变形温度)的函数，这些材料数据均由MARC/Autoforge的材料库中读取.1.3初始条件和边界条件轧辘和导盘均视作恒温刚性体，网坯开轧温度为1250°C,边界条件如：(1)位移边界条件.圆坯中心所有节点的位移〜酢=0.(2)摩擦条件.变形工具与轧件接触面间遵循库仑摩擦定律，轧车昆与轧件间摩擦因数Vol-2No-l乍肚祗等:实心坯馄斜轧过一维热耦台分析04,导盘与轧件问摩擦数二03(3)传热边界条件.求解这类问题的有关理论描述详见文献［4】，求解本问题的边界条件见文献⑸.轧制时轧件的白Fh表而1竽在热传导，对流和热辐射
9、类热边界条什，对热辐射和对流换热情况，边界条件可统一表小为：:T—)(1)式中:q—热流密度:等效导热系数，二+甩：对流换热系数，这里取h=0.02kW/(m:°C);h辐射换热系数，由下式计算：h:EoIT~7£)(+)(2)黑度,这里取E=06;波尔然曼常数;，分別为轧件表面和环境热力学温度.接触热传导可描述为：h(T-)(3)式中:〜接触导热系数,这里収20kW/(m”'°C);分别为轧件表面和与之接触的变形—匚具表面热力学温度.接触而卜的摩擦边界条件为：qr・F~・AVf41式中:一接触血上摩擦力:△接触血卜相对滑动速度.模拟中忽略了圆
10、坯端部与环境的传热.对于变形热效应的影响,Werthehner认为对大多数金属而言，变形功的90%转化为热量.2模拟结果的讨论在Pentium200双CPU微机进行模拟，以F就模拟得到的结果进行分析讨论.2.1应力和应变分布国2为数值模拟得到的存不同横截面(Z)处,各正应力分量沿直径(与轴方向一致)的分/.r}f/:0!,3,,03,1
11、]/rlf\ill,f-11布，然在靠近轧什与轧馄接触面处为横向J卡席力，而在圆坯中心区域为横向拉应丄}一心处最大，这与文献[2】的结果是致的.图3为管坯中心线上的应力分布.节点801在轧件的前端自rh表
12、面上.由图看出，脚坏剁轧州心的横向拉应力是很大的，并H在穿孔准备内有个逐渐增大的过程，从801到814节点的值也是最大的.沿节点路径R03—816,轴
