在板材实际的轧制的过程中就会出现轧件不能够被顺利的咬入的现象, 这就导致了轧制的过程会停止。以及要入的角不合理就会引起板材的塑性, 使其变形, 造成不均匀的现象。这样不仅仅会降低板材的生产效率, 并且对起产品也会存在一定的质量问题。这就是因为在咬入的过程中轧制并不是一个很稳定的过程, 在咬入的过程, 在变形区中很多相关的数据都会发生变化。在咬入的过程中最合理的角度就是15°~20°左右。
1 理论模型的建立
1.1 热力耦合的有限元方法的基本构造
采用比较新的;拉格朗日定理, 来研究板材热轧的过程, 和在操作的过程中所遇到的问题的研究。
1.2 金属成型的过程中的模拟条件的确定
1.2.1 轧制的参数
在设计中需要按照设计所需要的数据来进行轧制参数的设计。然后来选取研究的对象。
1.2.2 边界条件和材料的相关的参数
轧件在变形的时候温度主要就是需要收到接触的热来传导的, 与环境之间的热对流和辐射还有外界冷却水的降温, 还有轧件塑性变形等等影响, 接触热传导的一般都是会影响到轧件的表面层的温度分布的。在一般的操作施工中, 稳定的轧制时的温度大约是150左右, 在轧件之间的接触热传递的系数的影响关系是比较小的, 其等效热交换系数取0.015k W/m2k, 20℃冷却水与轧件间的热传导系数取0.6W/mk, 塑性变形热、摩擦生热结合考虑其有效转化系数取0.9。
1.2.3 初始的条件
板材在开轧之后的温度大约是1000℃左右, 平时的环境温度大约是20℃左右。
1.3 材料设备的计算
模拟的坯料的钢种主要就是需要采用双线性的材料模型来进行操作。在对设备的选择上就是可逆式的轧机, 并且将其方式布置为单机架式, 并且材料就是选择合金的锻钢来作为选择的依据。
1.4 摩擦系数的设置
在实验中的摩擦洗漱主要就是需要通过试验的方法来进行测定。在稳定的状态下, 摩擦的系数主要就是由轧件的温度、材料的化学成分、还有材料表面的粗糙度、润滑油的浓度等等。对于一些低碳钢, 轧件的温度大约就是在700℃以上, 可以观察得到, 摩擦的系数是随着温度的升高而下降的。
1.5 对于一些网格的划分
能够有效的模拟三维金属的流动状态, 单元类型的选择是比较重要的, 这就会直接的影响到时间和精度的求解。坯料就是自动的来进行网格的划分。
2 对其进行结果的分析
需要将多次模拟试验的数据与现场收集到的数据来进行对比验证。
2.1 在轧制变形过程的温度场
在轧制的过程中会有变形的现象, 在对其变形进行计算主要就是采用热力耦合的方法进行计算。在计算的结果中能够看出, 轧件的接触会产生变形, 而轧件的在变形的过程中温度也会产生变化。在塑性的变形热和轧件的传导热中, 对其温度场的影响也是比较大的。在变形的过程中, 接触点中的温度就会有, 明显的下降的趋势。在一些没有发生形变的轧件, 其中温度的变化是很小的, 随着变形的继续, 轧件的温度就会继续的下降, 而其中内部就会由于塑性的原因而产生不同程度的温度升高, 这就在轧制表面上形成了很明显的温度阶梯。
2.2 轧制过程中金属的流动
在高温的条件下, 轧件在轧制的过程中就会主要以塑性为主, 并且弹性变的很小, 轧件的各个部分都有很明显的不均匀的变形。轧件的表面节点就会受到摩擦力的原因, 流动很困难。使其轧制变形。
2.3 轧制力
轧件在与轧件接触的过程中, 轧制力就有变得很高, 在进入稳定的轧制之后, 轧制力就会变化的很稳定, 然而随着轧件的离开, 轧制力也会逐渐的变小。根据实际的情况相比较是一致的。
2.4 轧制过程中产生的应力
根据实际的情况表明, 轧件的内部到轧件的外部都会随着力量的增大而增大, 和摩擦力的作用也会随着增强而增强, 其中应变力也会随着变大而变大。
2.5 等效应变的变化情况
无论咬入角是如何变化的, 板材本身的变化都是比较均匀的, 这就能够说明咬入角的大小对其板材的整体影响并不是很大的, 并且在实际的生产中遇到这样的情况就会很好, 对其板材的成型是很有力的。但是随着应变值发生变化, 咬入角就会变大, 这就会形成一个成正比的比值。
2.6 等效应力的变化情况
应力的分布并不是很均匀, 并且浮动的范围是比较大的, 这就是因为板材与轧制的接触面积是很大, 尽管压下量是不变的, 但是板材会受到很大的影响。这就导致了在金属的内部挤压很大, 造成了应力的分布很不均匀, 其应力也会发生变化。
3 在操作过程中的基本结论
在操作的过程中首先就是应该建立一个轧制过程的模型, 使用的方法就是有限元法, 通过地轧制力、应变力等等力量的分析, 就能够分析出, 压下量的变化会随着咬入角的变化而形成的质量也变好。在半径发生变化的时候, 质量也会发生变化。
另外, 若是只是改变压下量, 压下量就会与咬入角成正比, 板材的塑性与咬入角也有一定的关系。并且都会在不同的程度上收到咬入角的影响, 但是影响并不是很大, 等效应力的均匀程度也会随着咬入角的变化而产生变化。
其次, 对于改变轧制的半径, 半径与咬入角也有一定的关系, 她们是反比, 也就是意味着轧制力与咬入角是反比。板材的塑性与咬入角没有任何关系, 并且受到咬入角影响的并不是很大, 而应力就会随着咬入角的变大而变大, 由此可见, 半径越大, 就越能够得到精确的组织。
再次, 在整个轧制的过程中, 金属的流动过程都是由于摩擦力和应力产生的变化而变化的, 在轧件中, 在同一个高度的方向上, 由于表面的会想着中心, 那么金属的流动性能就会增强。轧件的变形区中, 在同一个高度位置上, 各个节点是有外到内, 应力也是逐渐变小。轧制力会随着轧件的咬入到一个稳定的轧制逐渐变大。在金属轧制的速度比较快的情况下, 轧件温度的主要影响因素有两个, 一个是接触热传导, 另一个是塑性变形温度升高。
摘要：咬入角就是能够比较深刻的影响坯料正常的轧制出优质材料的因素。采用有限元的方法就是要对板材的热轧进行良好的控制。有限元法主要就是利用有限元的理论来建立一个板材热轧的模型。在这个过程中主要就是分析在轧制中的变形区的温度场的分布和变化的情况, 另外就是在金属流动的过程中对其变形的影响。
关键词：有限元,板材热轧,热力耦合,轧制力
参考文献
[1] 米红林, 瞿志豪, 陆鹏.光弹性法和有限元法对应力强度因子的求解[J].机械强度, 2010 (2) .
[2] 朱翔.复合材料蜂窝夹层结构总体稳定性分析的有限元法[J].洪都科技, 2010 (1) .
[3] 李伟华, 刘清华, 赵成刚.饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法[J].地球物理学报, 2010 (5) .