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钛棒连轧变形过程分析及孔型优化设计

时间:2020-07-29 13:56   作者:admin 点击:
        钛合金具有密度小、强度大、耐热性强、耐腐蚀、生物相容性好、无磁性、无毒性、热稳定性好等诸多优良特性,被广泛应用于航空航天、海洋船舶、生物医疗、冶金建筑、民生用品等领域[1]。随着应用范围的推广、需求量的增大,对钛合金产品的质量要求也进一步增加,这就要求对钛合金的生产加工工艺进一步优化。对于钛合金线棒材,传统的方法是采用横列式乳机往复乳制。为了改善钛棒的机械性能和加工工艺性,采用热连乳技术生产小规格钛合金棒材是必要的。本工作针对我国某条钛合金棒材连乳生产线生产中出现的诸如耳子、扭转、圆度差等问题,通过理论分析和ansys有限元软件对乳制过程进行模拟仿真,对孔型系统加以优化,力求解决上述问题。
  某厂钛合金棒材连乳生产机组为8机架三辊Y型乳机,钛合金牌号为TC4,坯料为直径25mm的棒料,经8道次乳制成直径为15mm的成品,原始孔型为平三角-圆-平三角-圆-平三角-圆-圆-圆孔型。但是在实际生产中,乳出的钛合金成品棒材往往存在着贯穿产品全长的耳子、轧件大幅度扭转以及成品棒材圆度差等诸多问题,最终导致产品尺寸精度不达标。针对上述问题,提出设想:能否对平三角孔型加以改进,使改进后的平三角孔型能够减弱乳件金属的周向流动不均匀性造成的乳件扭转,同时减小乳件金属在圆孔型中向辊缝处的流动幅度。
  1)基于改进型“平三角-圆”孔型系统,结合ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件,生动形象的模拟出了钛合金棒材在连轧机组中的变形过程。
  2)改进型平三角孔型相当于在传统的平辊辊底处加装了一圈梯形块,这样在轧制时,梯形块压入轧件中并且轧件被压入的部位出现在下一道次圆孔型的辊缝处,减少了轧件金属向辊缝处的流动幅度,从而减少了耳子的产生。
  3)梯形块压入轧件中也起到了对轧件的定位作用,大大减弱了轧件在传统平三角孔型中由于轧件金属密度不均匀、轧件的弹性回复、轧机工作震动引起的轧件金属周向流动的不均匀性,在很大程度上降低了在传统“平三角-圆”孔型系统中常见的轧件扭转问题的发生概率。
  4)同时梯形块的存在也限制了轧件金属的周向流动,迫使金属轴向延伸,进而提高了道次延伸系数,增加了道次压下量,在一定程度上解决了因压下量过大带来的诸多问题,还可以充分利用现有设备,增大坯料尺寸继而增强了坯料的加工能力。
  5)从最终的模拟结果可以直观的看出改进型“平三角-圆”孔型系统能够很好改善钛合金棒材的圆度,进而提高了产品的尺寸精度。
 
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