【摘 要】
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钛钢复合板不仅具有钢材优良的塑性、强度和可焊性,同时具有钛材的抗蚀性,可在不降低防腐性能与机械强度等性能前提下实现资源节约与低成本,被广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、海水淡化、电力及海洋工程等防腐需求领域。四辊辊弯成形是制造筒形件的高效成形工艺,但由于辊弯过程中双金属复合板变形及回弹行为不清晰、辊弯工艺理论不完善,双金属复合板辊弯过程仍依赖人工设定及多次调整来控制成形半径,导致成形精度与效率低,
【基金项目】
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国家自然科学基金工程项目《双金属复合板纵向变厚度异步轧制力学模型与界面变形协调性研究》（51674222）
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钛钢复合板不仅具有钢材优良的塑性、强度和可焊性,同时具有钛材的抗蚀性,可在不降低防腐性能与机械强度等性能前提下实现资源节约与低成本,被广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、海水淡化、电力及海洋工程等防腐需求领域。四辊辊弯成形是制造筒形件的高效成形工艺,但由于辊弯过程中双金属复合板变形及回弹行为不清晰、辊弯工艺理论不完善,双金属复合板辊弯过程仍依赖人工设定及多次调整来控制成形半径,导致成形精度与效率低,故有必要针对钛钢复合板四辊辊弯成形工艺展开研究。本文以钛钢复合板四辊辊弯成形工艺为研究对象,采用试验、有限元仿真和理论分析相结合的方法,分析板材在弯曲过程中的变形机理,预弯阶段与稳定卷制阶段不同参数对板材成形半径以及回弹的影响。建立了钛钢复合板四辊辊弯成形工艺模型,以提高成形精度。开展钛钢复合板力学性能测试,通过拉伸试验与拉剪试验获得了钛钢复合板组元金属力学性能与复合板结合强度。并利用扫描电镜分析获得复合板结合界面层厚度。基于Abaqus有限元仿真软件及Cohesive内聚力单元建立了钛钢复合板三点弯曲仿真模型并通过实验验证模型精度,系统揭示了板材中性层偏移及板材回弹规律。基于力学性能测试结果,建立了钛钢复合板四辊辊弯成形过程有限元模型。系统分析了预弯工艺中不同伸出端长度、夹紧量和侧辊进给量,稳定卷制阶段不同层厚比、厚度、辊弯速度和辊间距等工艺及设备参数对板材成形半径以及回弹半径的影响和变化规律。基于单质金属四辊辊弯弹塑性弯曲变形理论,对钛钢复合板四辊辊弯成形过程中各辊受力、复合板弹塑性弯曲变形、板材弯曲变形过程中回弹进行了理论分析并建立了复合板四辊辊弯解析模型。通过设计辊弯试验装置,对试验结果、有限元仿真结果和理论结果进行对比分析,验证了理论模型与有限元模型的精度和可靠性,为复合板四辊辊弯生产工艺提供理论依据和指导。
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