AA7050鋁合金的非對稱軋制有限元模擬.pdf

1、高強(qiáng)高韌鋁合金是一種非常重要的結(jié)構(gòu)材料，由于其具有較優(yōu)的綜合性能被廣泛應(yīng)用于航天、航空等重要領(lǐng)域。非對稱軋制在板材制備過程中能引入劇烈塑性變形，被期待用于改善板材性能。有限的文獻(xiàn)初步表明，相對于對稱軋制，蛇形軋制能明顯提高鋁合金板材尤其是其厚度中心的力學(xué)性能。進(jìn)行蛇形軋制的相關(guān)研究，可以為鋁合金厚板加工技術(shù)提供參考，甚至有可能解決對稱軋制無法得到性能相對均勻的鋁合金厚板的技術(shù)難題。
　　本文依托于國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃《航空高性

2、能鋁合金材料的基礎(chǔ)研究》，以7050高性能鋁合金為研究對象，采用數(shù)值模擬的方法，研究不同軋制參數(shù)下的單道次異徑異步軋制、水平錯位軋制及蛇形軋制板材彎曲規(guī)律、接觸變形區(qū)及其延伸區(qū)域特征、應(yīng)變厚向分布及軋輥受力，并與對稱軋制進(jìn)行比較。結(jié)合本課題組開展的實驗對模擬結(jié)果進(jìn)行了初步驗證。主要結(jié)果及結(jié)論如下:
　　(1)在異徑異步軋制中，壓下率及軋輥異徑比均影響板材曲率，且壓下率的影響較大。隨著異徑比增加，搓軋區(qū)寬度增大;隨著壓下率的增加，搓

3、軋區(qū)寬度先減后增。相對于對稱軋制，異徑異步軋制能有效提高板材變形沿板厚分布的均勻性。當(dāng)異徑比大于某個值時，軋制力降低。
　　(2)在水平錯位軋制中，壓下率及初始板厚均影響板材曲率。當(dāng)壓下率在一定范圍內(nèi)變化時，板材彎曲方向會發(fā)生改變，且初始板厚越大，彎曲方向改變的次數(shù)越少，彎曲方向第一次改變所對應(yīng)的壓下率越大。隨著壓下率的增加，搓軋區(qū)寬度先減至零后再增加，在搓軋區(qū)寬度為零時，搓軋區(qū)上下表面的接觸剪切應(yīng)力方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。同一壓下率下，隨

4、初始板厚增大，搓軋區(qū)向軋向移動，后滑區(qū)占接觸變形區(qū)的比例增大。相對于對稱軋制，錯位軋制能有效提高剪切應(yīng)變和等效應(yīng)變沿板厚分布的均勻性和在板厚中心及其附近的分布值，但上輥軋制力增加。
　　(3)在軋輥異徑且水平錯位的蛇形軋制中，當(dāng)異徑比一定時，通過調(diào)整水平錯位量的方法來獲得直板，在某些壓下率下不可實現(xiàn)，在其他壓下率下即使可以獲得直板，對應(yīng)的錯位量也較少;當(dāng)錯位量一定時，改變異徑比，板材的彎曲方向只在某些壓下率下有發(fā)生改變的趨勢。固定

5、錯位量和壓下率，改變異徑比，搓軋區(qū)變化與異徑異步軋制相似;固定異徑比和錯位量，改變壓下率，搓軋區(qū)的變化情況與錯位軋制相似。接觸正應(yīng)力分布的均勻性分別隨壓下率和錯位量的增大而提高和降低。蛇形軋制能有效提高板厚向的同向剪切比例及剪切應(yīng)變分布均勻性，但不能提高軋向正應(yīng)變及等效應(yīng)變沿板厚分布的均勻性。
　　(4)異徑異步軋制、水平錯位軋制及蛇形軋制板材厚向等效應(yīng)變的平均值均大于板材經(jīng)歷同一壓下率的理想平面應(yīng)變壓縮的等效應(yīng)變。軋向正應(yīng)變的分