TC4钛合金锥形环热辗轧应变及温度场对轧辊尺寸的响应规律.pdf

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1、航空学报Jun252013Vol34No．61463．1473ActaAeronautioaetAstronauticaSinicaISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cnTC4钛合金锥形环热辗轧应变及温度场对轧辊尺寸的响应规律郭良刚，陈建华，杨合，谷瑞杰1．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安7100722．中国重型机械研究院有限公司，陕西西安710032摘要：提出采用等效半径来描述锥形轧辊(驱动辊和芯辊)及锥形环坯

2、的呈线性变化的径向尺寸，进而建立了确定锥形环件辗轧关键工艺参数合理范围的方法。基于ABAQUS软件平台，研究建立了TC4钛合金锥形环热辗轧三维热力耦合有限元模型，进而模拟阐明了TC4钛合金锥形环热辗轧过程应变及温度场对轧辊尺寸(等效半径)的响应规律与机理。主要结果表明：随着驱动辊等效半径增大，环件内侧等效塑性应变及温度明显增大，环件温度分布越均匀；随着芯辊等效半径增大，环件内侧等效塑性应变及温度明显减小，温度分布越不均匀；驱动辊和芯辊各存在一个最佳的等效半径，使得环件应变分布最均匀。关键词：钛合金；锥形环；环件

3、轧制；轧辊尺寸；等效半径；热力耦合中图分类号：V214．32；TGI46．2；TG113文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)06—1463—11TC4钛合金锥形环件是航空发动机机匣、结有关轧辊尺寸对环件辗轧过程的影响研究，合环、安装边等大量采用的一类航空发动机关键华林等l_】分析了矩形截面环件轧制轧辊尺寸对咬零件。环件热辗轧由于具有省力、节能、节材、优人条件、锻透条件、刚性条件、环件最大初始壁厚质、高效、低噪等技术优势，已成为该类难变形合和设备能力的影响，提出了轧辊设计准则。Guo金异形环件不

4、可替代的先进成形制造技术。在该等E2-3]基于ABAQUS软件建立了矩形截面环件类环件热辗轧过程中，轧辊(驱动辊和芯辊)尺寸冷辗轧三维有限元模型，系统研究揭示了轧辊尺的变化，将导致轧制过程每转进给量、辊缝变形区寸对环件冷辗轧过程平均宽展、鱼尾系数、不均匀大小和形状以及轧辊与变形区接触状态的显著变变形和力能参数等的影响规律。郭吉萍等对化，从而对轧制过程塑性变形行为(应变场)及温GCr15钢矩形截面环件冷辗轧过程进行数值模度场产生重要影响，进而影响轧制环件的微观组拟，获得了环件平均宽展和鱼尾系数随轧辊尺寸织与综合机

5、械性能。因此，探明TC4钛合金锥形的变化规律。文献[5]和文献[6]针对TC4钛合环热辗轧应变场及温度场对轧辊尺寸的响应规金矩形环热辗轧过程，研究了轧辊尺寸对轧制力律，是实现该成形过程及成形质量的优化与控制能参数及环件应变和温度场分布的影响规律。迫切需要开展的重要研究课题。Zhou等研究了轧辊尺寸对42CrMo钢矩形环收稿日期：2012．06—25；退修日期：2012—08—04；录用日期：2012—08—25；网络出版时间：2012—09—1817：14网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／deta_

6、l／11．1929．V．201209181714004．html基金项目：国家自然科学基金(51175427)；国家自然科学重点基金(51135007)；金属挤压与锻造装备技术国家重点实验室(中国重型机械研究院有限公司)开放基金(2011MEFETKF一03)；“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(2010ZX04004·131—07)*通讯作者．Tel：029—88495632E-mail：yanghe@nwpu．edu．cn；glgglg66@nwpuedu．on戮用格式tGuoLG．ChenJH

7、．YangH．etalResponserulesofstrainandtemperaturefieldstoroflsizesduringhotrolingprocessofTC4titaniumalloyconicalringActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013，34(6)：1463—1473．郭照礤，睬建华，杨合，等TC4钛合金锥形环热辗轧应变及温度场对轧辘足寸的响应规律．航空学报，2013，34(6)1463—1473．航空学报dun．252013VoI34No

8、6件径轴向热辗轧过程中环件应变和温度分布的影一参数来描述锥形轧辊和锥形环坯的呈线性变化响规律。综上可知，已有涉及轧辊尺寸影响的研的径向尺寸，如图1(a)所示。采用驱动辊上端半究大多针对矩形截面环件的辗轧过程。径R与下端半径R的平均值作为驱动辊的等锥形截面环是一类典型的异形截面环件，针效半径R。对芯辊和环坯的尺寸作同样的等效对该类环件的辗轧过程，韩星会等l_8对内台阶锥处理，如图1(b)