大模数直齿轮热轧成形仿真与实验

采用热轧工艺对大模数直齿轮的成形过程进行了研究。利用Solid Works和Deform-3D软件建立了大模数直齿轮热轧成形的热机耦合有限元模型,通过将工件转速转换为轧辊公转成功实现了齿轮的热轧成形过程。对模数5,齿数61直齿轮成形进行仿真,获得了金属位移流动规律、齿部折叠角、温度场分布及等效应变分布规律;通过设置追踪点,分析了齿形部位的金属流动规律;预测了径向轧制力变化规律,揭示了大模数直齿轮热轧成形机理。最后进行齿轮轧制实验,验证了大模数直齿轮热轧成形的可行性。

螺纹管热轧成形工艺理论与试验研究

介绍了目前螺纹管生产的现状,提出了一种螺纹管轧制新工艺,概述了新工艺的特点和成形原理,并对其变形过程进行有限元数值模拟和工业试验研究,验证新工艺的可行性。

热轧参数对铸态AZ91镁合金组织与性能的影响

通过不同道次压下量和轧制道次的热轧成形实验,研究了不同变形条件对AZ91铸态镁合金组织和析出相演变的影响,以及合金在热轧变形中的开裂行为。实验结果表明:对AZ91镁合金多道次、小压下量轧制是实现其累积大塑性变形的途径之一。在实验轧制条件下,AZ91镁合金塑性变形仍以孪生变形为主,动态再结晶并未明显进行,仅在晶界及析出相附近发生部分不连续动态再结晶。轧制变形过程中,β-Mg_(17)Al_(12)相呈短条棒状或颗粒状分布于晶界附近,且尺寸更为细小。在晶界附近分布的脆性析出相成为微裂纹萌生的源头,随着累积变形量的增加,部分Mg_(17)Al_(12)相被轧碎形成二次裂纹,裂纹进一步沿晶界扩展,造成明显开裂现象。

轧制温度对GCr15钢直线滚动导轨残余应力和直线度的影响研究

热轧成形是生产直线滚动导轨的关键工艺之一,轧制温度的控制对于保证导轨残余应力和直线度具有至关重要的作用。基于ABAQUS仿真软件开展了GCr15钢直线滚动导轨热轧过程的仿真模拟,研究了不同轧制温度对轧件残余应力和直线度的影响。结果表明:轧件横截面的轧制方向的残余应力从轧件中心到边缘呈现出典型的“M形残余应力分布”。随着轧制温度的升高,轧件沿轧制方向残余应力分布的均匀性得到提高;除了轧辊顶角对应轧件区域残余应力随着轧制温度上升而上升以外,轧件其余区域的残余应力均随着轧制温度的上升而下降,这表明轧制温度的升高有利于提高轧制过程中金属塑性变形能力,有利于轧件变形更加均匀;轧件直线度与轧制温度之间没有简单的线性关系,而是表现出波动的趋势,不同轧制温度下轧件的直线度变化明显,最大直线度与最小直线度之间相差0.121mm,800℃、900℃和1000℃下的直线度相对较好,表明可能存在一个或多个温度范围,在这些范围内材料的性能和轧制过程的条件能够达到最佳平衡,从而获得较好的直线度。

热轧不锈钢复合板界面组织与拉伸断裂的研究

本文借助SEM、EDS和EPMA等分析了热轧不锈钢复合板界面组织及拉伸断口特征,结果表明:复合板结合界面存在元素扩散现象,不同元素扩散距离不同从而导致形成特殊带状组织;无Ni结合界面的拉伸断口呈沿晶断裂特征;含Ni结合界面因元素扩散受到抑制,拉伸断口呈韧性断裂特征,其界面抗剪强度相比无Ni结合界面虽有所下降,但仍远大于国标要求的210 MPa。拉伸断裂过程动态抓拍结果显示:复合板结合界面先发生曲折开裂,随后基层与复层发生不同步断裂。

热处理对316L/Q345R不锈钢复合板显微组织与力学性能的影响

依据不锈钢复合板双层金属特性,制定真空热轧成形316L/Q345R复合板热处理工艺为高温快速冷却+低温缓慢冷却。采用电子显微与能谱图分析分别对热处理前、后复合板试样进行显微组织特征观察和成分含量测定,研究复合界面显微组织、相结构和成分变化规律。采用剪切、拉伸及冲击功试验对两种状态试样进行力学性能测试,研究显微组织对力学性能的影响规律。结果表明:真空热轧后的复合板能较好复合,热轧试样中低合金钢侧组织为铁素体和珠光体,力学性能较差,不锈钢侧析出Cr的碳化物较多;经过热处理后,试样组织中有贝氏体出现,不锈钢侧Cr在加热制度下重新固溶。热处理实现复相化组织、合金元素界面扩散等复合组织结构的协同作用,从而大幅改善复合板的力学性能和耐腐蚀性能。

Enhanced mechanical properties and formability of hot-rolled Mg-Zn-Mn alloy by Ca and Sm alloying

In order to broaden the application of wrought Mg alloy sheets in the automotive industry,the influence of Ca and Sm alloying on the texture evolution,mechanical properties,and formability of a hot-rolled Mg-2Zn-0.2Mn alloy was investigated by OM,XRD,SEM,EBSD,tensile tests,and Erichsen test.The results showed that the average grain size and basal texture intensity of Mg-2Zn-0.2Mn alloys were remarkably decreased after Ca and Sm additions.0.64 wt.%Ca or 0.48 wt.%Sm addition significantly increased the tensile strength,ductility and formability.Moreover,the synergetic addition of Sm and Ca improved the ductility and formability of Mg-2Zn-0.2Mn alloy,which was due to the change of Ca distribution and further reduction of the size of Ca-containing particles by Sm addition.The results provided a possibility of replacing RE elements with Ca and Sm in Mg alloys which bring about outstanding mechanical properties and formability.

析出相对AZ91镁合金热轧板组织及边裂行为的影响

采用光学显微镜(OM)、配有能谱(EDS)的场发射扫描电子显微镜(SEM)、室温拉伸试验等研究了析出相对AZ91镁合金在不同变形量和道次轧制后的微观组织、变形机制及边裂行为的影响。结果表明:对铸态AZ91镁合金而言,小压下量、多道次轧制可减少边部裂纹的产生,提高轧制成形能力;在轧制变形过程中,析出相由片层状向球状颗粒转变,且粒度更小,球状颗粒状第二相在轧制变形过程中可以通过促进孪晶细化和动态再结晶,从而有利于抑制裂纹的萌生;热轧后室温拉伸断口呈现较强的沿晶断裂特征,微裂纹主要分布在Mg/Mg_(17)Al_(12)相界面结合处及较粗大的第二相附近。在拉伸变形过程中,球状析出相颗粒可能成为微裂纹萌生的源头之一,微裂纹进一步扩展并形成宏观裂纹。

石油钻具用4145高强钢缺陷原因分析和改进措施

对高强度4145钢的成形和热处理工艺进行了开发,在生产和研究过程中产生了两类缺陷。对缺陷的宏观特征和微观特征进行了对比,分析了产生的原因,并且提出了应对措施。结果表明,1号类型缺陷与钢管的轴线方向呈一定夹角,深度约0.9 mm,脱碳层厚度0.090~0.157 mm,是轧制成形过程中由于轧制工具表面质量差导致的折叠;2号类型缺陷垂直于钢管轴线,裂透或者深度超过2 mm,脱碳层厚度不大于0.1 mm,是淬火冷速过快导致的淬火裂纹。通过控制轧制成形工具质量解决了轧制缺陷,通过优化化学成分和淬火工艺解决了淬火裂纹缺陷。经过检测验证,采用改进措施生产的钢管质量合格。