楔横轧多楔同步轧制技术的应用及发展

目前市场对长轴类零件的需求量较大,长轴类零件的生产仍以锻造和楔横轧单楔方法为主,然而这两种生产方法各有缺点。楔横轧多楔同步轧制技术是一种先进的长轴类零件精密成形技术,它克服了上述两种生产方法的不足之处,优点独具。为推动我国楔横轧多楔同步轧制技术的发展,本文介绍了楔横轧多楔同步轧制技术的原理和特点,总结了在该领域的主要研究成果,分析和指出了该工艺的未来发展趋势。

同步轧制最小可轧厚度的实验研究

研究了不同压下规程、不同工作辊直径以及不同轧件强度对同步轧制最小可轧厚度的影响并得到在不同条件下的轧件最小可轧厚度。结果表明:同步轧制中轧件的最小可轧厚度与压下规程无关,而与轧辊直径成正比,与轧件的平面变形抗力成正比;在工作辊直径分别为180、120、50 mm的轧机上,Q195轧件的最小可轧厚度分别为139、94、40μm。在工作辊直径为50 mm的轧机上,Q195、硅钢、工业纯铝的最小可轧厚度分别为40、60、8μm。

大变形异步-同步轧制超细晶TWIP钢的组织及变形性行为

通过大变形异步-同步轧制及随后的退火处理,成功制备了超细晶高锰TWIP钢,并详细研究了不同退火温度对大变形TWIP钢的组织和性能的影响机理,结果表明:大变形轧制材料经700℃退火后,组织发生完全再结晶,获得了稳定的晶粒尺寸小于600nm的超细晶TWIP钢。经大变形轧制TWIP钢的抗拉强度从677MPa提高到了1591MPa,随着退火温度的升高,材料的强度降低,塑性增加;大变形纳米组织TWIP钢在600℃退火后,组织为部分再结晶状态,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到了980MPa、1126MPa和32.6%。退火处理后的超细晶TWIP钢呈现出较高的应变硬化能力。优异的综合力学性能主要归因于大变形轧制后的纳米组织的部分回复再结晶和高锰TWIP钢相对较低的层错能。

基于蛇形轧制与同步轧制协同的高锰钢轧制工艺

提出一种先利用蛇形轧制提高板带轧制应变渗透性,再采用同步轧制对板形进行修正的轧制协同工艺。建立了高锰钢板蛇形轧制与同步轧制5道次冷轧有限元模型,对20、15和10 mm这3种厚度板材的等效应变进行了分析。结果表明,与同步轧制相比,蛇形轧制可有效增加高锰钢板的心部渗透性,3种厚度的蛇形轧制钢板的心部等效应变最终增幅分别为36.6%、37.9%和40.3%;在蛇形轧制中,沿快速辊的钢板表面等效应变最终增幅分别为22.4%、27.0%和23.9%,沿慢速辊的钢板表面等效应变最终增幅分别为11.4%、3.8%和-4.5%。随着轧制道次的增加,3种厚度的蛇形轧制钢板相比于同步轧制钢板的心部等效应变增幅均为先增后减,3种厚度的蛇形轧制钢板的等效应变最小值均逐渐靠近沿慢速辊一侧的钢板表面。随着辊速比和错位量的增大,蛇形轧制钢板相比于同步轧制钢板心部等效应变增幅均为先增后减。对5种压下量分配类型进行对比分析可知,蛇形轧制板材的最大平均等效应变值为压下量先增后减型。利用离散系数分析发现,采用压下量递减型的方式进行蛇形轧制最有利于沿板厚方向的等效应变均匀分布。最后,利用同步轧制对蛇形轧制引起的板形问题进行了修复。

同步轧制与异步轧制B_3F钢的正电子寿命研究

本文用正电子湮没技术研究了同步轧制与异步轧制B_3F钢的机械性能;说明了异步轧制可以减小轧制力,提高机械性能;发现了样品的抗拉强度与正电子寿命之间存在着一定的关系.

变速箱输入、输出轴楔横轧同步轧制工艺及模具设计

针对目前变速箱输入轴和输出轴加工中材料浪费、模具费用高、生产效率低等问题,对变速箱输入、输出轴楔横轧同步轧制工艺与模具设计方法进行了研究。提出了通过楔横轧工艺一次同时轧制汽车变速箱输入轴和输出轴的工艺方法;针对该工艺方法进行了模具设计研究;设计了多套同时轧制变速箱输入轴和输出轴的工艺和模具,证明本文所研究的工艺及模具设计方法的可行性。

同步、异步组合轧制取向硅钢极薄带的织构研究

采用同步、异步组合轧制方式将成品工业取向硅钢板冷轧到0.08mm,然后在纯氢气炉中高温退火,采用ODF和反极图定量分析硅钢薄带的冷轧和再结晶织构。研究结果表明,在同步、异步组合轧制方式下,冷轧薄带的变形织构与一般常规冷轧板的相同,但沿板厚呈现了不对称分布,经840℃保温6h退火,晶粒取向为集中的{110}〈001〉。

不同厚度比复合板的制备及其界面形貌和力学性能

为了探究基板与复板不同组坯厚度对差温异步轧制Mg/Al复合板微观组织、界面形貌和力学性能的影响,采用“差温异步+等温同步”的2道次轧制法制备了不同厚度比的Mg/Al复合板材。研究发现,当厚度比为2时,Mg17Al12和Al3Mg2的最大厚度为15.8μm;当厚度比为3时,复合板材综合力学性能最佳,剪切强度最大为94.2 MPa,抗拉强度为277.4 MPa,最大延伸率为18.7%。

多楔同步楔横轧模具设计

本文简要介绍了多楔同步楔横轧材料流动特点,提出并解决了多楔同步楔横轧模具设计中,侧楔楔展角、成形角选择与楔展开长度计算,主楔与侧楔楔入位置设计,主楔与侧楔之间台阶长度设计,侧楔侧面最小倾角设计等关键问题。最后给出一种典型件的模具设计实例。

轧制工艺对316L不锈钢组织和耐蚀性能的影响

为探索改善不锈钢耐腐蚀性能的途径,对316L不锈钢施加相同变形量的同步轧制和异步轧制,利用X射线衍射、透射电镜观察、电化学测量和扫描电镜表面观察研究了轧制工艺对钢的显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明,经过异步轧制后显微组织中出现大量孪晶界,优化了晶界结构,在酸性介质中的晶间腐蚀敏感性明显减轻;而经过同步轧制后,样品呈现出高位错密度的显微组织,在酸性介质中的耐腐蚀性能降低.异步轧制后耐蚀性能得到改善是由于大量孪晶界的形成优化了晶界结构.

异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构

研究了同步和异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构及其沿层厚的分布特征.不同轧制方式下冷轧织构均主要由以{001}〈110〉为强点的α织构和强度相对较弱的γ织构组成,但异步轧制显著影响冷轧织构强度及其沿层厚的分布.异步轧制对表层和中间层织构强度的影响较1/4层大;异步轧制总体上减少α和γ织构,但增加{111}〈112〉组分.这表明冷轧过程引入异步轧制可为无取向硅钢的织构控制与优化开辟新的途径.

楔横轧多楔轧制大型空心车轴的偏转角算法

轨道车辆用空心车轴是以空心、轴向距离超长为特点的大型轴类件。确定各楔偏转角是实现使用楔横轧多楔同步轧制大型空心车轴工艺的关键。建立了楔横轧多楔同步轧制空心车轴的偏转角数学模型,给出了多楔同步轧制空心轴各楔偏转角的一般计算公式,提出了名义展宽角和实际展宽角的概念,建立了两者之间的关系。以轧制火车RD2空心车轴长轴段为例进行了有限元模拟验证,轧件质量较好。结果表明,外楔的实际展宽量比理论展宽量小,空心件偏转角并不能利用实心件偏转角计算公式进行简单体积代换得到。为选取多楔同步轧制成形空心车轴各楔的偏转角提供了一种方法,并可以作为多楔模具设计的参考依据。

异步轧制

一、概述异步轧制是区别于同步轧制的一种新的轧制法。它是在两个工作辊的表面线速度不同时进行轧制的一种轧制方法。异步轧制可分为:(1)PV 全异步轧制(Rolling drawing method);(2)IPV 半异步轧制;(3)S 异步轧制(S 形包绕轧制),苏联称ПВ轧制法(轧制-拉伸法),西德则叫剪切轧制法(Schubwalzen)。

Al/Al板复合轧制中界面焊合与分离

对退火态Al/Al板在室温下进行同步和异步复合轧制实验,发现同步轧制后的Al/Al板界面发生焊合,而异步轧制使已焊合的Al/Al板界面又出现分离。为了进一步验证Al/Al板界面焊合与分离现象,分别对同步和异步轧制后的试样进行拉伸实验,并观察拉伸断口的SEM像。分析认为:同步轧制时轧件表面受到的纵向剪应力最大,而轧件厚度二分之一处(对称面)的纵向剪切应力为0,这种剪应力分布有利于复合界面在强大压应力下实现焊合;相比之下,异步轧制存在搓轧区,搓轧区中的纵向剪应力沿轧件厚度方向分布均匀,即Al/Al结合界面受到的纵向剪应力与轧件表面处几乎相等,此剪应力对已经焊合的界面产生破坏作用,导致焊合面发生剪切分离。为了深入探究同步轧制焊合与异步轧制分离的机制,采用有限元方法进行模拟,得到异步轧制下Al/Al界面处纵向剪应力为57.8 MPa,达到工业纯铝复合界面的剪切强度,足以引起焊合面的剪切分离。这为诠释异步轧制下的界面分离现象提供了佐证,这些研究结果对层状金属复合轧制方式的选择具有较大的参考价值。

不同热轧工艺对ZK61镁合金板材塑性变形的影响

针对镁合金因其典型的密排六方结构在室温条件下难以成形的问题,采用多道次同步热轧结合异步温轧的加工工艺,制备了具有高抗拉强度和伸长率的ZK61镁合金薄板,并结合宏观轧制有限元模拟方法详细分析了轧制过程中板材的塑性变形机制。拉伸实验结果表明:随着轧制的进行,板材的各向异性变弱,力学性能不断提升,抗拉强度达到398.9 MPa,伸长率达到30.4%。模拟结果显示:在同步轧制时,最大等效应力值随轧制的进行略微增加,而异步轧制时的最大等效应力值随轧制的进行逐渐降低;同步轧制前几道次的轧件的等效塑性应变并不均匀,但随着轧制的进行和后续的异步轧制,板材的塑性应变逐渐均匀。

轧制双金属复合板材的研究现状

轧制复合是双金属复合板材的主要制备技术之一,迄今已有上百年研究与应用历史。该技术可分为冷轧复合、热轧复合、爆炸-轧制复合、异步轧制复合等工艺。首先介绍了待复合金属表面处理方法,然后综述了各轧制复合工艺的特点、界面结合理论、研究与应用现状,重点评述了热轧复合、异步轧制复合工艺的研究现状,最后展望了该技术的发展方向。

异步轧制研究

异步轧制是冷轧薄金属板方面的新技术,我们于1962年就开始进行研究。近年来,继苏联之后,日本、西德等国电相继进行了类似的研究。由于这一新技术轧制压力低,自适应性强,已引起了各国的重视,并被认为是将来钢板生产的主要方法。据报导,国外的重点是如何将这一新技术应用于生产上,也提出了一些设想,但还未见之于实际生产。

国内楔横轧技术现状与发展趋势

楔横轧是轴类零件成形的先进技术,具有高效、节材、洁净、低噪、近净成形等优点,已成为国际上竞相研发并积极采用的先进技术。介绍了国内楔横轧技术的发展现状,包括楔横轧技术推广应用情况、楔横轧关键技术研发进展,指出了我国楔横轧技术总体处于国际先进水平,某些方面处于国际领先地位。对于疏松、中空等突出的楔横轧工艺缺陷已得到有效控制,解决了一次楔成形最大断面收缩率不超过75%的难题,提高了轧齐曲线的设计精确度,解决了窄台阶内直角精确成形问题,表面螺旋痕得到改善或控制,提高了楔横轧产品精度及材料利用率。最后,指出了自动、快速换装模具,多楔同步轧制长轴,无人化、智能化等是楔横轧行业亟待解决的问题。