模具磨损对楔横轧中心疏松的影响--《机械科学研究总院》2009年硕士论文
模具磨损对楔横轧中心疏松的影响
【摘要】：
楔横轧工艺在应用中的主要问题体现在中心材料容易出现疏松,现有的理论分析对中心材料的损伤规律有了一定的认识,在模具设计时,根据变形量的大小,选用合理的工艺参数,材料中心的损伤可以得到有效控制,轧件质量能够保证。但在实际生产中发现,模具磨损后,轧件中心出现疏松或孔洞的几率明显提高,从而影响产品质量,严重时无法进行正常生产。目前的理论和模拟及实验研究对此问题缺乏深入的分析和认识,在生产实际中产品质量难以定量控制。
本论文结合上述问题,采用Archard模具磨损公式,首次建立了楔横轧模具磨损的计算模型,利用有限元模拟软件,模拟了不同工艺参数对模具磨损深度的影响,结果表明成形角、展宽角、断面缩减率的增大会增加模具的磨损,而轧制温度和模具硬度的提高会减小模具的磨损。磨损严重的区域在楔入段和展宽段开始的一段,此段成形角和展宽角略有变化,而展宽开始段楔顶磨损最为严重,楔顶高度降低明显。
通过将新模具尾端垫高一定高度得到和模具磨损较为一致的模具外形,通过有限元模拟,得到轧件内部在模具垫高后的应力应变场,损伤量的分布,从而得到模具磨损后轧件的应力应变状态。结果表明,在模具磨损后,轧件内部等效应力,轴向应力和切向应力都不同程度增加,压下方向应力变化小;等效应变,轴向应变和切向应变增加,压下方向应变变化小;轧件中心区域损伤量急剧增加。
根据模具磨损的模拟结果,进行了相应实验。实验结果表明,随着模具垫高高度增加,中心出现空洞的几率增加。
模拟计算结果和试验结果一致性较好,模具磨损后展宽角、成形角均有较小变化,对中心损伤量的影响较小。随着磨损量的增加,轧件中心损伤量急剧增加。因此,对于模具磨损后,在展宽开始段磨损后楔顶高度降低,造成轧件在整个轧制过程中,中心部位一直处于横轧状态是中心出现孔洞的主要原因。
本论文对模具磨损规律和磨损对轧件质量影响规律的研究,深化对楔横轧工艺理论的认识,揭示模具磨损后各参数的改变中影响中心材料疏松的主导因素,具有重要的理论和实用价值。
【关键词】：
【学位授予单位】：机械科学研究总院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TG335.19【目录】：
Abstract6-13
第一章 文献综述13-22
1.1 楔横轧工艺简介13
1.2 楔横轧成形工艺原理13-14
1.3 楔横轧分类14-16
1.4 楔横轧工艺优势与缺点16-17
1.5 楔横轧的技术研究现状及发展17-20
1.5.1 楔横轧技术的应用和发展17-18
1.5.2 楔横轧内部疏松研究现状18-20
1.6 课题来源和选题的意义20-21
1.7 主要研究内容21
1.8 本章小结21-22
第二章 刚粘塑性有限元理论22-27
2.1 引言22-23
2.2 刚粘塑性模型23-24
2.2.1 刚粘塑性基本假设23
2.2.2 刚粘塑性基本方程23-24
2.3 体积成形数值模拟软件简介24-26
2.3.1 DEFORM简介24-25
2.3.2 DRFORM主要功能25
2.3.3 DRFORM系统组成25-26
2.4 本章小结26-27
第三章 模具磨损规律有限元模拟27-35
3.1 前言27
3.2 有限元模型的建立27-28
3.3 模具磨损的位置模拟及影响磨损的因素28-34
3.3.1 模具磨损模型的建立28-30
3.3.2 成形角的改变对模具磨损的影响30-31
3.3.3 展宽角的改变对模具磨损的影响31
3.3.4 变形量对模具磨损深度的影响31-32
3.3.5 轧制温度对模具磨损深度的影响32-33
3.3.6 模具硬度对模具磨损深度的影响33-34
3.4 本章小结34-35
第四章 模具磨损后轧件内部应力应变及损伤量分布35-50
4.1 引言35
4.2 模具磨损后的状态35-37
4.3 模具磨损后轧件内部应力应变场37-45
4.3.1 轧件内部应力场37-42
4.3.2 轧件内部应变场42-45
4.4 损伤变量45-46
4.5 模具磨损后轧件内部损伤46-49
4.5.1 变形量对中心损伤的影响46-48
4.5.2 磨损后中心区域的损伤量48-49
4.6 本章小结49-50
第五章 模具磨损对中心疏松影响实验50-65
5.1 引言50
5.2 实验方案50-51
5.2.1 实验设备50-51
5.2.2 实验材料51
5.3 模具正常状态下实验结果51-53
5.4 模具状态改变时的实验结果53-64
5.4.1 低倍实验55-58
5.4.2 模具的顶端逐渐增高实验58
5.4.3 实验设备58-60
5.4.4 零件工艺方案的改进60-61
5.4.5 半轴模具磨损后中心孔洞实验61-64
5.5 本章小结64-65
第六章 结论65-66
参考文献66-68
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