AZ31镁合金板材轧制工艺的数值模拟研究

论文摘要

近年来,镁合金因其具有密度低、比强度高、电磁屏蔽能力强等优点越来越受到重视,已经作为新型的结构材料,广泛地应用在航天航空、交通工具、电子通讯等领域。然而,镁在室温下的塑性加工能力较差,成形困难,因而如何提高镁合金的塑性变形能力是我们目前研究的重点。本文选择DEFORM模拟软件,在以往研究基础上确定模拟所需的几何模型和性能参数。对模拟结果进行实验验证,说明模拟计算能够准确的描述实际的镁合金板材轧制成形过程。提出镁合金轧制过程测量摩擦因子的新思路。在此基础上,对AZ31镁合金板材轧制过程进行二维和三维的数值模拟。分析室温轧制、正向温度场、反向温度场轧制过程中的温度场、轧制力、轧辊扭矩、等效应力场、等效应变场等特点,并将二维模拟结果与三维模拟结果进行对比。运用DEFORM-2D软件,变化不同的工艺参数对AZ31镁合金板材轧制过程进行数值模拟。根据模拟结果,探求三种温度场下,轧制温度、压下量、转速、板厚、张力等不同工艺参数对轧制过程温度、载荷、应力应变分布、轧制方向拉应力等的影响。对于理解和指导实际的轧制变形过程是非常有意义的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁合金概述
• 1.1.1 镁合金的应用
• 1.1.2 镁合金塑性加工方法
• 1.2 镁合金轧制技术的研究现状
• 1.3 轧制过程数值模拟研究进展
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 镁合金轧制过程数值模拟模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 模拟软件的选择
• 2.3 几何模型的建立与参数的选择
• 2.4 镁合金轧制模拟的实验验证
• 2.5 测量摩擦因子的方法
• 2.5.1 圆环镦粗法测定摩擦因子
• 2.5.2 镁合金轧制过程测量摩擦因子的新思路
• 2.6 镁合金轧制模拟中工艺参数的选择
• 2.7 本章小结
• 第3章 镁合金板材轧制过程的模拟结果及分析
• 3.1 引言
• 3.2 温度的二维与三维模拟结果对比与分析
• 3.2.1 温度场的对比与分析
• 3.2.2 轧件表面点温度变化的对比与分析
• 3.2.3 轧件头部温度场的对比分析
• 3.3 等效应力应变场的二维与三维模拟结果对比与分析
• 3.4 拉应力的二维与三维模拟结果对比与分析
• 3.5 载荷的二维与三维模拟结果对比与分析
• 3.5.1 轧制力的对比与分析
• 3.5.2 轧辊扭矩的对比与分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 工艺参数对镁合金板材轧制过程的影响
• 4.1 引言
• 4.2 工艺参数对温度场的影响
• 4.2.1 轧下量对温度场的影响
• 4.2.2 轧辊转速对温度场的影响
• 4.2.3 板厚对温度场的影响
• 4.3 工艺参数对等效应力场和等效应变场的影响
• 4.3.1 轧制温度对等效应力场的影响
• 4.3.2 轧下量对等效应力场和等效应变场的影响
• 4.3.3 轧辊转速对等效应力场的影响
• 4.4 工艺参数对拉应力的影响
• 4.4.1 轧制温度对轧制方向拉应力的影响
• 4.4.2 轧下量对轧制方向拉应力的影响
• 4.4.3 板厚对轧制方向拉应力的影响
• 4.5 工艺参数对载荷的影响
• 4.5.1 张力对轧制力及轧辊扭矩的影响
• 4.5.2 轧制温度、压下量对轧制力的影响
• 4.5.3 轧辊转速对轧制力的影响
• 4.5.4 板厚对轧制力的影响
• 4.5.5 工艺参数对轧辊扭矩的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢