軋輥的案例
冷彎成型軋輥的數(shù)字化仿真應(yīng)用(轉(zhuǎn)自:e-work)
2．仿真技術(shù)在軋輥開發(fā)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的軋輥開發(fā)步驟以及應(yīng)用仿真技術(shù)的過程表示在圖1。
圖1軋輥開發(fā)流程，經(jīng)驗(yàn)、仿真
從圖中可以看出設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和工藝技術(shù)是非常重要的，同時(shí)質(zhì)量控制和生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控也應(yīng)當(dāng)引起重視。
仿真應(yīng)用的目的在于改進(jìn)工藝技術(shù)方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量，掌握冷彎成型的過程，減少軋輥修復(fù)和修改設(shè)計(jì)，節(jié)約生產(chǎn)調(diào)試成本。
如圖1所示，冷彎成型工藝仿真離不開軋輥設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和成型設(shè)備的安裝調(diào)試過程。脫離冷彎成型工藝的經(jīng)驗(yàn)和工藝知識(shí)的仿真沒有意義，還會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
設(shè)計(jì)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)才能成為有限元仿真技術(shù)的專家，仿真軟件必須采用冷彎成型設(shè)計(jì)人員的專業(yè)術(shù)語。
3.仿真實(shí)踐
軋輥開發(fā)的周期有時(shí)長達(dá)數(shù)月，但一般只有幾周。因此一套軋輥設(shè)計(jì)最長只能用一到兩周，其中還要留有軋輥加工（車，磨，淬火）時(shí)間。
即便利用先進(jìn)的軟件和高速的個(gè)人計(jì)算機(jī)，對(duì)冷彎成型過程進(jìn)行有限元仿真也要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間。
仿真計(jì)算時(shí)間可以通過下列方法降到最低：用仿真分析模型預(yù)優(yōu)化軋輥組；用有限元分析優(yōu)化軋輥組。
最好的方法是在用冷彎成型工業(yè)的專業(yè)軟件包進(jìn)行分析。
3.1 仿真第一步：快速優(yōu)化
根據(jù)本文所闡述的概念，軋輥優(yōu)化的第一步是幾何仿真。系統(tǒng)的幾何特性必須考慮的因素包括：成型曲線，軋輥直徑，板材厚度，截面形狀，軋輥類型和一部分材料特性等。仿真的主要目標(biāo)是根據(jù)用戶產(chǎn)品的要求確定成形的最少道次，并在這些道次中平滑地分配成形功。
仿真只用幾秒鐘的時(shí)間就可以完成每個(gè)優(yōu)化變量的計(jì)算，幫助軋輥設(shè)計(jì)人員從最初的設(shè)想到迅速確定優(yōu)化的道次數(shù)和成形工藝順序。
展開 基于lammps的工件-軋輥組合模型軋制過程模擬
本文介紹如何從構(gòu)建工件-軋輥組合模型，然后在不同的溫度(中高溫(300k以上)、常溫(300k)和低溫(77k)模擬工件被軋制的過程。
建立組合的模型的具體in文件如下：
1、首先,采用atomsk平臺(tái)建立FCC結(jié)構(gòu)的NiCrCo多晶結(jié)構(gòu)。
管材軋制軋輥三維模型 ￥5
<p>本貼提供用于管材軋制的軋輥三維模型。由于軋輥帶有尺寸不均勻的凹槽，對(duì)初學(xué)者來說建模稍有難度，且目前在網(wǎng)上也很少有相關(guān)建模信息，故上傳該文件，希望對(duì)有需要的同仁的工作有所幫助。（Solidworks文件，可用于直接編輯以及查看建模流程）</p><p><br></p>
案例27-帶有3D網(wǎng)格重劃分的結(jié)構(gòu)鋼熱軋分析
熱軋問題存在很多種，包含結(jié)構(gòu)形狀軋制，其中型材通過軋輥以達(dá)到想要的形狀和截面。
結(jié)構(gòu)鋼是最長使用的熱軋材料，通常結(jié)構(gòu)鋼的形狀包括I型梁，H型梁，T型梁，U型梁和通道。本例子使用I型梁進(jìn)行網(wǎng)格重劃分計(jì)算。
熱軋過程的描述
熱軋過程主要包含兩個(gè)階段，非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)，熱軋過程的開始和結(jié)束是非穩(wěn)態(tài)階段，剩余過程為穩(wěn)態(tài)階段。
在非穩(wěn)態(tài)階段鋼坯與軋輥接觸并填充了軋輥間的間隙，當(dāng)鋼坯的末端與軋輥接觸分離后，成形過程進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。
熱軋過程的模擬
盡管經(jīng)常使用瞬態(tài)分析來模擬熱軋過程，當(dāng)動(dòng)態(tài)效應(yīng)不重要或瞬態(tài)分析可能需要額外資源的時(shí)候，用靜態(tài)分析更好。本例演示了熱軋過程非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)階段怎么通過靜態(tài)分析模擬的。
靜態(tài)分析分兩步，第一步建立軋制模型，第二步模擬熱軋。在第一個(gè)載荷步中，鋼坯朝剛性軋輥移動(dòng)并與其建立接觸，填充軋輥之間的間隙，為了建立軋制過程，鋼坯應(yīng)該部分填充進(jìn)軋輥的間隙，這樣當(dāng)軋輥開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，它們能通過摩擦力將鋼坯拉入。
在第二個(gè)載荷步中，軋輥將鋼坯拉入并最終將方形鋼坯變?yōu)镮型截面塊。
在本例中，仿真由于網(wǎng)格扭曲在第一個(gè)載荷步的末尾終止，此時(shí)需要網(wǎng)格重劃分修復(fù)扭曲網(wǎng)格，分析以新網(wǎng)格重啟并繼續(xù)。
問題描述
將矩形塊穿過一組輥?zhàn)右垣@得I形梁，如下圖所示：
使用兩種類型的軋輥，水平上下軋輥增加鋼坯的寬度減小其高度；豎直水平軋輥與水平軋輥聯(lián)合生成I型截面鋼，兩種軋輥均使用剛性目標(biāo)單元。
下圖顯示了問題關(guān)于兩個(gè)平面（XZ和YZ）是對(duì)稱的：
為減小建模和計(jì)算時(shí)間，只分析四分之一模型，得到結(jié)果之后可采用相對(duì)于兩個(gè)對(duì)稱平面的對(duì)稱擴(kuò)展選項(xiàng)得到整體模型結(jié)果。
展開 
活塞環(huán)用精密型材軋制成型顯式動(dòng)力學(xué)有限元仿真
2 模型的建立
為了提高仿真的可信度與準(zhǔn)確度，幾何模型的尺寸均采用生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的尺寸，并對(duì)軋制過程作如下合理假設(shè)：所有軋輥直徑相等，轉(zhuǎn)速相同，且均為主動(dòng)輥；軋件的機(jī)械性質(zhì)均勻；軋輥以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，軋件以接近或等于軋輥圓周線速度的速度勻速向輥縫運(yùn)動(dòng)，直至被軋輥咬入進(jìn)入輥縫后，靠軋輥和軋件之間的摩擦力完成軋制過程。
軋件毛坯是直徑為φ2.7mm的圓鋼絲，精密型材的截面為矩形，高1.5mm、寬3.5mm，因此將軋制過程安排為兩道次連軋，即先在兩輥軋機(jī)上初軋，基本實(shí)現(xiàn)精密型材的厚度要求，然后在錯(cuò)位四輥軋機(jī)上精軋，從而得到成型產(chǎn)品。
軋件的材料為50CrVA，其彈性模量E=206GPa，切線模量Etan=90MPa，屈服極限σs=1127MPa，密度ρ=7850kg/m3，泊松比μ=0.3。軋輥的材料為9CrSi，其彈性模量E=206GPa，密度ρ=7850kg/m3，泊松比μ=0.3。軋輥外徑D=120mm。
采用大型通用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)軋制過程進(jìn)行有限元建模和求解分析。在單元類型的選擇上，軋件、軋輥均選擇SOLID164顯式單元。在材料模型的選擇上，由于在冷軋狀態(tài)下軋輥變形很小可視為剛性輥，因此軋輥選用剛體Rigid 材料模型。軋件選用經(jīng)典雙線性隨動(dòng)硬化Bilinear Kinematic（BKIN）材料模型。選用對(duì)稱罰函數(shù)法接觸算法，接觸類型為Automatic Surface to Surface Contact，靜摩擦系數(shù)μs＝0.482，動(dòng)摩擦系數(shù)μd＝0.346，粘性摩擦應(yīng)力VDC=650.67MPa，接觸阻尼系數(shù)VDC＝20，分別定義軋件和各個(gè)軋輥之間的接觸。
展開 Abaqus二次開發(fā)之軋棍自動(dòng)裝配插件
本文則利用python對(duì)abaqus進(jìn)行二次開發(fā)，制作了軋輥的裝配插件，從而可以提高工作效率，同時(shí)也能減少錯(cuò)誤的可能性。
二。插件介紹
abaqus中事先畫好的軋輥都存在part里，每個(gè)軋輥都有自己的編號(hào)和參考點(diǎn)。插件里有兩個(gè)軋輥選擇列表（Part A和Part B），能夠選擇對(duì)應(yīng)的軋輥進(jìn)行裝配。默認(rèn)將第一個(gè)軋輥的參考點(diǎn)設(shè)置在坐標(biāo)原點(diǎn)處，然后選擇第二個(gè)軋輥，設(shè)置間距參數(shù)和旋轉(zhuǎn)角速度參數(shù)完成第二個(gè)軋輥的裝配，依次類推，可以完成所有軋棍的裝配。
圖1 插件啟動(dòng)界面
三. 程序說明：
整個(gè)程序框架包含3個(gè)主體.py文件，分別為rollerAssemblySystem_plugin.py、rollerAssemblySystemDB.py和rollerAssembly.py。其中rollerAssemblySystem_plugin.py文件主要功能為GUI插件菜單與控件關(guān)鍵字的注冊(cè)，同時(shí)還包含GUI提交執(zhí)行時(shí)的關(guān)鍵字參數(shù)檢測(cè)工作，rollerAssemblySystemDB.py文件用于設(shè)計(jì)GUI界面，定義各個(gè)控件間的相互繼承與位置關(guān)系，同時(shí)可定義GUI中控件與用戶動(dòng)作的響應(yīng)功能。rollerAssembly.py文件為GUI提交執(zhí)行（用戶點(diǎn)擊OK或Apply時(shí)）后abaqus將在kernel中執(zhí)行該程序，該文件存在一個(gè)函數(shù)用于接收GUI中的用戶輸入，并根據(jù)用戶的輸入狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作響應(yīng)。程序文件夾中還包含有l(wèi)ogo.bmp文件，該文件作為GUI界面顯示的圖片。
展開 一片賣400，論克賣的鋼材是怎么生產(chǎn)出來的？
圖中發(fā)亮的白點(diǎn)就是軋機(jī)中的軋輥，從中穿過的白線就是不銹鋼帶，把一卷原始的鋼帶放進(jìn)軋機(jī)里，軋輥就會(huì)像搟面杖一樣把鋼帶從厚搟薄。
△演示動(dòng)畫
軋機(jī)工作原理看似并不復(fù)雜，但因其工藝難度大，此前一直被日本和德國的少數(shù)幾家企業(yè)長期壟斷。
據(jù)工作人員介紹，我國購買了精密帶鋼軋機(jī)，但是軋輥怎么安裝，中間間距如何設(shè)置鋼，軋機(jī)的出廠設(shè)置里并不包含這些關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)。山西太鋼用了整整兩年，在經(jīng)過711次試驗(yàn)后，才從四萬多種軋輥的排列組合中找出了一種能軋出手撕鋼的方法。而就在這一種方法里，也包含了非常多的精密數(shù)據(jù)。
寬幅手撕鋼 全球唯一生產(chǎn)地
要想生產(chǎn)出手撕鋼，一根軋輥需要搟壓的次數(shù)是24次，每搟壓一次，軋輥表面都會(huì)有磨損，打磨一層磨損面，軋輥的直徑就會(huì)下降0.5毫米，當(dāng)軋輥直徑下降到22毫米的時(shí)候，軋輥就報(bào)廢了。
生產(chǎn)好的“手撕鋼”，會(huì)被打包成“卷”的形狀，厚度0.02毫米，寬度600毫米，也被稱為寬幅手撕鋼。目前，山西太鋼已成為全國唯一一家能生產(chǎn)寬幅“手撕鋼”的企業(yè)，打破了國外壟斷。
手撕鋼論克賣 太鋼以“新”制勝
一片大概A4紙大小的手撕鋼，市場價(jià)格400元，因?yàn)楦郊又蹈撸F(xiàn)在手撕鋼論克賣。除了手撕鋼，山西太鋼還有很多高端不銹鋼產(chǎn)品，比如用在筆尖上的筆尖鋼、可用于航天航空領(lǐng)域的碳纖維、港珠澳大橋上使用的雙相不銹鋼等。
這些年，山西太鋼一直在通過企業(yè)內(nèi)部體制機(jī)制改革，激發(fā)員工創(chuàng)新的活力和動(dòng)力。這些高端特色不銹鋼產(chǎn)品的問世，其實(shí)是太鋼改革不止，創(chuàng)新不斷的最好詮釋。
來源：央視新聞
展開 simufact.forming11.0環(huán)軋新功能詳解
結(jié)合上圖我們先來看看11.0里面有哪些新功能，首先，我們可以選擇定義測(cè)量輥，然后在下面我們可以選擇端面軋輥，以及可以設(shè)定讓端面軋輥的后退運(yùn)動(dòng)與環(huán)件的長大同步，同時(shí)其旋轉(zhuǎn)也可以同步。對(duì)于端面軋輥沿環(huán)件軸向的下壓，我們可以通過直徑—速度表來控制。
那么有了這些運(yùn)動(dòng)，我們還需要定義主動(dòng)輥的旋轉(zhuǎn)，芯輥沿環(huán)件徑向的進(jìn)給及端面軋輥沿環(huán)件軸向的下壓，引入了測(cè)量輥，我們通過直徑—速度表來定義這些運(yùn)動(dòng)相對(duì)就簡單多了。假定有如下工藝，我們分別定義主動(dòng)輥、芯輥及端面軋輥的運(yùn)動(dòng)如下。
主動(dòng)輥一直以固定速度旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分。假設(shè)工件原始外徑為1400mm，最終外徑為2089mm。下圖意為，從原始直徑1400mm到最終外徑2089mm，主動(dòng)輥轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分。
如圖所示，芯輥沿+Y向進(jìn)給，假定工藝為四個(gè)階段。設(shè)置如圖所示，注意方向、表格屬性、單位。
端面軋輥的后退與旋轉(zhuǎn)都交由軟件自動(dòng)控制了，還有其下壓需要我們?cè)O(shè)定。設(shè)定如下圖。其實(shí)道理都一樣，注意選擇表格類型為直徑—速度表。注意單位即可。
當(dāng)然了，引入測(cè)量輥后，還有沒有其它的設(shè)定和以往不同的呢？當(dāng)然有，我們還需要給測(cè)量輥添加一個(gè)彈簧，讓其給工件一個(gè)很小的力，但不至于太大使工件變形，只是為了讓其緊靠工件。而且還能隨著工件的長大，壓縮彈簧使測(cè)量輥后退。
怎么設(shè)置呢，如下圖所示。注意彈簧的方向與測(cè)量輥的運(yùn)動(dòng)方向。
還有一點(diǎn)，在新版本中，點(diǎn)擊動(dòng)畫預(yù)覽，可以觀測(cè)我們?cè)O(shè)定的抱輥的運(yùn)動(dòng)軌跡。這在以往的版本中是不能實(shí)現(xiàn)的，如圖。
今天就先介紹這么多吧，如果有疑問可以參考以往的帖子或者書籍。更深入的交流可以跟帖留言。
展開 Copra 簡介
COPRA RF 2005 SR1最新版 冷彎成型，軋輥設(shè)計(jì) USB加密鎖
data M 軟件公司建立于1987年，總部在德國的慕尼黑。data M 軟件公司是專注于板金屬成型技術(shù)獨(dú)立軟件研發(fā)的私營公司。一直致力于開發(fā)和銷售處于領(lǐng)導(dǎo)地位的解決輥式冷彎成型的軟件COPRA RF (www.roll-design.com).提供軋輥輪廓的檢測(cè)系統(tǒng)（COPRA軋輥輪廓掃描儀）。data M 軟件公司是由機(jī)械工程師創(chuàng)建和經(jīng)營的軟件公司。data M 不僅能提供板金屬折彎和輥式彎曲的創(chuàng)新產(chǎn)品，也可以提供軋輥設(shè)計(jì)服務(wù)、軋輥檢測(cè)驗(yàn)證，以及只有處于技術(shù)領(lǐng)先地位的研發(fā)者才能提供的包含技術(shù)訣竅的服務(wù)。data M COPRA RF 2005 SR1各種型材的成型滾輪孔形設(shè)計(jì)
COPRA2005輥式冷彎成型設(shè)計(jì)軟件完整版
COPRA是一個(gè)為每一位輥式冷彎成型設(shè)計(jì)者所開發(fā)的軟件包。COPRA允許設(shè)計(jì)者用一種專業(yè)的方式來設(shè)計(jì)簡單的、或非常復(fù)雜的開口或閉口型材。它可以為您節(jié)省計(jì)劃、設(shè)計(jì)和工程中的費(fèi)用，帶領(lǐng)設(shè)計(jì)者完成從輥花設(shè)計(jì)（彎曲步驟），軋輥設(shè)計(jì)和技術(shù)計(jì)算到成型過程的模擬仿真，軋輥原料管理，CNC制造和質(zhì)量控制。通過分析成型過程中板帶中的應(yīng)力、應(yīng)變情況，COPRA可以使設(shè)計(jì)者在進(jìn)行軋輥制造以前決定一種合適的成型工藝。
COPRA對(duì)使用者來說是非常友好的，容易學(xué)并且指導(dǎo)操作者完成設(shè)計(jì)的全過程。在必要的地方，對(duì)話框提供解釋。COPRA運(yùn)行于AutoCAD環(huán)境中，也可以作為OEM版本獲得。使用此版本，因?yàn)锳utoCAD是整個(gè)軟件包的一部分，學(xué)習(xí)過程減少到最小化，。COPRA反映了輥式冷彎成型的最新技術(shù)。它是一個(gè)全世界范圍內(nèi)50多個(gè)國家的設(shè)計(jì)者所使用的標(biāo)準(zhǔn)工具。
COPRA RF 2005 GB-Chinese.pdf
展開 Simufact9.0實(shí)例分析教程（環(huán)形件徑軸向軋制、輥軋及旋壓等旋轉(zhuǎn)加工均適用）
3.3 定義模具的旋轉(zhuǎn)軸
這里我們來定義驅(qū)動(dòng)輥、芯輥、導(dǎo)向輥、端面軋輥的旋轉(zhuǎn)軸和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)還是隨動(dòng)，其中驅(qū)動(dòng)輥是主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，無需添加隨動(dòng)邊界條件。導(dǎo)向輥在Z向?yàn)橹鲃?dòng)運(yùn)動(dòng)，繞自身旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)為被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，芯輥和端面軋輥也是由于和坯料摩擦而被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。我們知道在marc、abaqus里面定義旋轉(zhuǎn)軸比較復(fù)雜，特別是這里的端面軋輥的旋轉(zhuǎn)軸和總體坐標(biāo)不一致。Simufact特別提供總體坐標(biāo)和局部坐標(biāo)的設(shè)置。極大的方便了類似旋轉(zhuǎn)軸的定義。
在進(jìn)程樹中的driver-roller上面點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)如下對(duì)話框，鼠標(biāo)左鍵選擇Rotation Axis/Local System
在彈出的如下對(duì)話框中，用鼠標(biāo)左鍵在驅(qū)動(dòng)輥側(cè)表面上沿其旋轉(zhuǎn)方向依次拾取3個(gè)點(diǎn)。如下圖：驅(qū)動(dòng)輥在如下視圖中位順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，便依次繞順時(shí)針方向在驅(qū)動(dòng)輥側(cè)表面選取3個(gè)點(diǎn)。這樣便定義了驅(qū)動(dòng)輥的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向（主動(dòng)旋轉(zhuǎn)）。
定義完后在進(jìn)程樹和備品區(qū)的驅(qū)動(dòng)輥（driver-roller）會(huì)變成帶有旋轉(zhuǎn)符號(hào)的圖標(biāo)。
由于驅(qū)動(dòng)輥為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以只需要定義其旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向。而core-roller（芯輥）、end-roll1、end-roll2（端面軋輥）是靠和坯料的摩擦而被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，因而core-roller（芯輥）、end-roll1、end-roll2（端面軋輥）及guide-roller（導(dǎo)向輥）的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向的定義和driver-roller（驅(qū)動(dòng)輥）不同，需要定義其的局部坐標(biāo)。局部坐標(biāo)的定義也是在剛才的對(duì)話框中進(jìn)行，不同的是，定義被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的模具的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向時(shí)需要在其表面選擇4個(gè)點(diǎn)。
展開 單機(jī)架冷軋機(jī)電控系統(tǒng)升級(jí)改造
圖3 自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造前后成材率變化情況
保護(hù)軋輥，大幅降低輥耗，顯著降低運(yùn)營成本
軋制過程中輥縫里的帶鋼處于塑性變形過程，變形產(chǎn)生的熱量以及帶鋼與軋輥之間高速摩擦產(chǎn)生的熱量使輥縫變形區(qū)的溫度很高。改造之前，軋制過程中一旦發(fā)生斷帶時(shí)，高溫使得殘破帶鋼總是粘連在軋輥上，損傷工作輥、中間輥甚至支撐輥的表面，輥耗巨大。此外，軋制過程中操作員不合理的人工干預(yù)和調(diào)整，導(dǎo)致?lián)Q輥頻率高，軋輥磨削次數(shù)多、輥耗高。
圖4 改造前軋制過程中發(fā)生斷帶對(duì)軋輥的損壞情況
升級(jí)改造后，由于加入了先進(jìn)的彎輥力-軋制力聯(lián)合調(diào)節(jié)的控制策略并得益于控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，軋制過程中發(fā)生斷帶時(shí)輥縫快速打開、同時(shí)對(duì)工作輥和中間輥有相應(yīng)的快速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軋輥的有效保護(hù)，避免了對(duì)工作輥、中間輥以及支撐輥造成的損傷；同時(shí)，由于數(shù)學(xué)模型給出精準(zhǔn)的計(jì)算，下發(fā)到輥系的設(shè)定值安全合理，能夠減少輥系的損耗，降低斷帶發(fā)生的幾率，從而大幅度延長了軋輥的使用壽命。
聲明：本文由登峰科技發(fā)布；咨詢電氣自動(dòng)化問題，請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)聯(lián)系我們。
登峰科技，專注AGC，ATC、AEC、APC、AFC等核心技術(shù)。擁有國際領(lǐng)先的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)金屬板帶軋制控制技術(shù)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)具備多年從事冶金行業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，致力于提升中國冷軋?jiān)O(shè)備自動(dòng)化水平。
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單機(jī)架冷軋機(jī)電控系統(tǒng)升級(jí)改造
圖3 自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造前后成材率變化情況
保護(hù)軋輥，大幅降低輥耗，顯著降低運(yùn)營成本
軋制過程中輥縫里的帶鋼處于塑性變形過程，變形產(chǎn)生的熱量以及帶鋼與軋輥之間高速摩擦產(chǎn)生的熱量使輥縫變形區(qū)的溫度很高。改造之前，軋制過程中一旦發(fā)生斷帶時(shí)，高溫使得殘破帶鋼總是粘連在軋輥上，損傷工作輥、中間輥甚至支撐輥的表面，輥耗巨大。此外，軋制過程中操作員不合理的人工干預(yù)和調(diào)整，導(dǎo)致?lián)Q輥頻率高，軋輥磨削次數(shù)多、輥耗高。
圖4 改造前軋制過程中發(fā)生斷帶對(duì)軋輥的損壞情況
升級(jí)改造后，由于加入了先進(jìn)的彎輥力-軋制力聯(lián)合調(diào)節(jié)的控制策略并得益于控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，軋制過程中發(fā)生斷帶時(shí)輥縫快速打開、同時(shí)對(duì)工作輥和中間輥有相應(yīng)的快速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軋輥的有效保護(hù)，避免了對(duì)工作輥、中間輥以及支撐輥造成的損傷；同時(shí)，由于數(shù)學(xué)模型給出精準(zhǔn)的計(jì)算，下發(fā)到輥系的設(shè)定值安全合理，能夠減少輥系的損耗，降低斷帶發(fā)生的幾率，從而大幅度延長了軋輥的使用壽命。
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展開 單機(jī)架冷軋機(jī)電控系統(tǒng)升級(jí)改造
圖3 自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造前后成材率變化情況
保護(hù)軋輥，大幅降低輥耗，顯著降低運(yùn)營成本
軋制過程中輥縫里的帶鋼處于塑性變形過程，變形產(chǎn)生的熱量以及帶鋼與軋輥之間高速摩擦產(chǎn)生的熱量使輥縫變形區(qū)的溫度很高。改造之前，軋制過程中一旦發(fā)生斷帶時(shí)，高溫使得殘破帶鋼總是粘連在軋輥上，損傷工作輥、中間輥甚至支撐輥的表面，輥耗巨大。此外，軋制過程中操作員不合理的人工干預(yù)和調(diào)整，導(dǎo)致?lián)Q輥頻率高，軋輥磨削次數(shù)多、輥耗高。
圖4 改造前軋制過程中發(fā)生斷帶對(duì)軋輥的損壞情況
升級(jí)改造后，由于加入了先進(jìn)的彎輥力-軋制力聯(lián)合調(diào)節(jié)的控制策略并得益于控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，軋制過程中發(fā)生斷帶時(shí)輥縫快速打開、同時(shí)對(duì)工作輥和中間輥有相應(yīng)的快速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軋輥的有效保護(hù)，避免了對(duì)工作輥、中間輥以及支撐輥造成的損傷；同時(shí)，由于數(shù)學(xué)模型給出精準(zhǔn)的計(jì)算，下發(fā)到輥系的設(shè)定值安全合理，能夠減少輥系的損耗，降低斷帶發(fā)生的幾率，從而大幅度延長了軋輥的使用壽命。
展開 金屬成型中軋制過程模擬 ---完全熱力耦合實(shí)例
Abaqus中對(duì)于熱軋進(jìn)行完全熱力耦合分析主要有以下幾個(gè)步驟:
1、建模
對(duì)于軋輥，若不考慮其變形情況，可以將其按照解析剛體的方式創(chuàng)建，在考慮其變形的情況，可按照實(shí)際情況施加防變形的輪，軋板采用可變形體模擬。
2、材料
材料包括力學(xué)部分和熱學(xué)部分，主要有導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、非彈性熱轉(zhuǎn)變分?jǐn)?shù)、彈性、塑性、、密度、熱膨脹系數(shù)。此處應(yīng)注意單位制以及塑性中應(yīng)變應(yīng)該是塑性應(yīng)變而不是整體應(yīng)變。所有參數(shù)根據(jù)實(shí)際是否與溫度有關(guān)。本文中設(shè)置所有參數(shù)均與溫度相關(guān)。然后為軋板建立截面，分配截面屬性。
3、裝配
軋輥下邊緣水平切線應(yīng)低于軋板上平面，以保證機(jī)械接觸的發(fā)生，也可以在相互作用模塊給定調(diào)整值。
4、分析類型
在初始步后選擇溫度-位移動(dòng)態(tài)顯式分析類型，并設(shè)置分析時(shí)間。同時(shí)可以考慮設(shè)置質(zhì)量縮放。指定輸出變量中增加溫度的輸出。
5、相互作用
相互作用主要有兩部分：第一是軋輥外表面與壓板之間的機(jī)械接觸，壓板應(yīng)該選擇上上表面以及運(yùn)動(dòng)方向的前端。第二是軋板的對(duì)流參數(shù)設(shè)置，二者采用同一個(gè)接觸屬性，接觸屬性應(yīng)包括切向行為，給定摩擦系數(shù)0.1。熱傳導(dǎo)與間隙的關(guān)系，如下表。并給定接觸面由于摩擦產(chǎn)生的熱的百分比以及該熱量分配至從面的百分比，本文采用默認(rèn)值。
此外需要將軋輥進(jìn)行耦合至質(zhì)心處，在質(zhì)心位置對(duì)其進(jìn)行加載。
6、載荷和約束
該模塊主要有兩部分需要定義:
第一，軋輥參考點(diǎn)約束除軸向外的所有自由度，約束軋板下表面Y向自由度，給定軋輥200℃溫度。
第二，給軋板初始溫度800和初始速度500℃。
7、網(wǎng)格劃分并計(jì)算
對(duì)軋板進(jìn)行網(wǎng)格劃分并提交計(jì)算。
通過結(jié)果可得應(yīng)力、溫度的場變量以及歷程變量，并繪制應(yīng)力在上表面沿路徑的變化。
內(nèi)容來源：有限元在線
展開 楔橫軋多楔成形鋁合金連桿的模擬
該模型包括多楔軋輥、擋板及軋件等。假定軋輥是剛性體，軋件是塑性體，軋輥下壓軋件的方向?yàn)閅 向（徑向），垂直徑向的方向?yàn)閄 向（橫向），平行軋件中心軸的方向?yàn)閆 向（軸向）。由于軋件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，取軋件的一半作為研究對(duì)象進(jìn)行有限元模擬。
圖1 楔橫軋多楔有限元模型
楔橫軋多楔模具設(shè)計(jì)有4 個(gè)楔：隔斷楔、側(cè)主楔、內(nèi)側(cè)楔、外側(cè)楔，各楔均由楔入段、平整段、展寬段和精整段組成，其在軋輥上的排列順序，如圖2 所示。
圖2 楔橫軋多楔模具設(shè)計(jì)圖
模擬中選取的軋輥和軋件的各工藝參數(shù)為：工件直徑18mm，軋輥直徑500mm，成形角30°，展寬角13°，斷面收縮率47%。
模擬結(jié)果與分析
軋件的模擬成形過程
鋁合金連桿坯料呈啞鈴狀，形狀不對(duì)稱，各段桿的直徑不同，軋制時(shí)變形過程很復(fù)雜，是一個(gè)典型的多楔多道次軋制過程。多楔楔橫軋軋制鋁合金連桿的數(shù)值模擬成形過程，如圖3 所示。
圖3 軋件成形過程
圖4 楔橫軋軋件金屬流動(dòng)網(wǎng)格圖
金屬流變行為分析
金屬流動(dòng)狀況影響軋件的形狀、尺寸，所以必須要充分掌握金屬的流動(dòng)規(guī)律。為更加直觀地了解軋件各部位金屬的流動(dòng)狀況，將軋件縱向截面劃分成均勻分布的小格，從右到左等間距（10mm）取11個(gè)橫截面，如圖4（a）所示。軋制結(jié)束后，截面上的金屬流動(dòng)通過網(wǎng)格變形體現(xiàn)出來，如圖4（b）所示。
軋件成形完成后，軋件細(xì)桿部位劇烈的扭轉(zhuǎn)，網(wǎng)格變形嚴(yán)重，夾持桿末端的網(wǎng)格被拉長，出現(xiàn)嚴(yán)重的凹心。軋制過程中軋件受到的軸向力不對(duì)稱，成形過程旋轉(zhuǎn)速度不一致，軋件表面金屬流動(dòng)速度快，心部金屬流動(dòng)速度慢，軋件容易晃動(dòng)打滑，產(chǎn)生縮頸缺陷。
應(yīng)力場分布結(jié)果分析
圖5 軋件縱剖面的應(yīng)力分布狀態(tài)圖
軋件縱剖面的應(yīng)力場分布狀態(tài)圖，如圖5 所示。
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