【摘要】：在板料成形過程中,板料與模具及界面組成的摩擦副的摩擦行為對模具成形性能具有重要影響。輥彎成形屬于典型的帶狀板料成形,帶鋼與軋輥表面不同區(qū)域的摩擦條件存在差異,因此軋輥表面不同區(qū)域的摩擦對成形的影響各不相同。理論上軋輥表面存在最優(yōu)的摩擦特性分布,能夠使摩擦條件有利于帶鋼成形,提高成形件的質(zhì)量。本文以焊管軋輥為研究對象,通過數(shù)值模擬與試驗結(jié)合的方法,分析帶鋼與軋輥表面不同接觸區(qū)域的摩擦對帶鋼變形的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,通過激光復合織構(gòu)技術(shù)在軋輥表面不同區(qū)域進行微織構(gòu)主動設(shè)計制造,期望降低成形過程中帶鋼邊緣縱向塑性應變,提高帶鋼邊緣變形穩(wěn)定性,以減小成形“鼓包“的幾率。首先,本文對焊管的輥彎成形過程進行了初步的理論分析。在此基礎(chǔ)上,利用ABAQUS對焊管的輥彎成形過程進行了模擬仿真,揭示了軋輥表面不同區(qū)域的摩擦對帶鋼變形的影響規(guī)律,針對帶鋼邊緣縱向變形過大引起的“褶皺”缺陷,以帶鋼邊緣單元等效塑性應變量為優(yōu)化對象,利用響應曲面法建立邊緣等效塑性應變回歸方程。據(jù)此,對軋輥表面不同區(qū)域摩擦系數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,獲得了優(yōu)化的摩擦系數(shù)組合。模擬結(jié)果表明邊緣等效塑性應變得以降低,驗證了軋輥表面摩擦對成形的影響具有區(qū)域性,驗證了在軋輥表面進行激光復合織構(gòu)來控制帶鋼邊緣縱向塑性應變的可行性。其次,本文利用長脈寬光纖激光系統(tǒng)在軋輥材料上進行了激光復合織構(gòu)工藝探究研究。通過激光毛化工藝試驗,揭示了激光功率和脈寬對毛化形貌尺寸的影響規(guī)律,此外,對毛化點材料的硬度和耐磨性進行了驗證,結(jié)果表明毛化點區(qū)域材料的硬度和耐磨性均顯著提高。通過激光微造型工藝試驗揭示了激光脈寬和功率兩個工藝參數(shù)對凹腔直徑和深度的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上確定了優(yōu)化的工藝參數(shù)范圍。最后,根據(jù)摩擦系數(shù)優(yōu)化設(shè)計方案,對軋輥主影響區(qū)進行激光增摩、耐磨毛化處理和激光減摩微造型,實現(xiàn)了對軋輥表面摩擦特性的主動設(shè)計與制造。然后,進行了輥彎成形對比試驗,驗證了激光復合織構(gòu)的技術(shù)效果,試驗結(jié)果與模擬大致吻合,邊緣縱向塑性變形更加均勻,帶鋼織構(gòu)側(cè)相對于未織構(gòu)側(cè)的殘余應力有所減小,帶鋼成形后邊緣直線度也有所提高。試驗結(jié)果表明在軋輥表面實施激光復合織構(gòu),能夠優(yōu)化軋輥表面摩擦特性,有效改善帶鋼輥彎成形工藝。
[Abstract]:In the process of sheet metal forming, the friction behavior of the friction pair composed of sheet metal, die and interface has an important influence on the forming property of die. Roll bending is a typical strip sheet forming, and the friction conditions of different regions between strip steel and roll surface are different, so the influence of friction on forming is different in different regions of roll surface. Theoretically there is an optimal distribution of friction characteristics on the surface of the roll which can make the friction conditions favorable to the strip forming and improve the quality of the forming parts. In this paper, the effects of friction on strip deformation in different contact regions between strip and roll surface are analyzed by means of numerical simulation and test. On this basis, the laser composite texture technology is used to design and manufacture the microtexture in different regions of the roll surface, in order to reduce the longitudinal plastic strain of the strip edge and improve the stability of the strip edge deformation during the forming process. To reduce the forming "drum" probability. Firstly, the roll forming process of welded pipe is analyzed theoretically. On this basis, the roll bending forming process of welded pipe is simulated by ABAQUS, and the influence of friction on strip deformation in different regions of roll surface is revealed, and the "fold" defect caused by excessive longitudinal deformation of strip edge is pointed out. Taking the strip edge element equivalent plastic strain as the optimization object, the response surface method is used to establish the marginal equivalent plastic strain regression equation. Based on this, the friction coefficient of different regions of the roll surface is optimized and the optimized friction coefficient combination is obtained. The simulation results show that the edge equivalent plasticity should be reduced, the influence of friction on the forming is regional, and the feasibility of laser composite texture on the roll surface to control the longitudinal plastic strain of strip edge is verified. Secondly, the laser composite texture technology on roll material is studied by using long pulse width fiber laser system. The influence of laser power and pulse width on the size of the textured surface was revealed by the experiments of laser texturing. In addition, the hardness and wear resistance of the textured point materials were verified. The results show that the hardness and wear resistance of the materials at the point of wool are significantly improved. The influence of laser pulse width and power on the diameter and depth of the cavity is revealed by laser micromolding process test, and the optimized range of process parameters is determined on the basis of the experiment. Finally, according to the optimum design scheme of friction coefficient, the friction characteristics of roller surface are designed and manufactured by laser friction enhancement, abrasion resistance and micro-modeling. Then, a comparative experiment of roll bending forming is carried out to verify the technical effect of laser composite texture. The experimental results are in good agreement with the simulation, the longitudinal plastic deformation of the edge is more uniform, and the residual stress of the strip texture side relative to the unwoven side is reduced. The straightness of the edge of the strip is also improved after forming. The experimental results show that the application of laser composite texture on the roll surface can optimize the friction characteristics of the roll surface and effectively improve the roll bending forming process.
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG333.17;TG665

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本文編號：2403139