有限元异步轧制变形行为的研究模拟+文献综述(6)
图3.2 搓轧区比例曲线
a) reduction=20% b) reduction=40% c) reduction=60%
所以，20%的压下量时，μ=0.3时的搓轧区所占的比例是最大的。40%压下率下，μ=0.4时搓轧区所占的整个变形区的比例最大，并且摩擦系数越大，搓轧区所占的比例也越大。60%压下率下，μ=0.3的搓轧比比例随着速比的增加而增加，速比为1.7到2之间差不多才能有一个稳定的搓轧区比例，约为61.41%。
3.2 单道次异步轧制对变形行为的影响
3.2.1异步轧制对网格变形的影响
轧制时每个节点的等效应变我们都可以在有限元模拟轧制过程中的轧后薄板网格分布上找到。
分别建立压下率为20%、40%和60%的单道次异步轧制，异步轧制的速比分别为1、1.2、1.5、1.7和2。模拟轧制的参数见表3.1、表3.2和表3.3。
表3.1 20%压下率异步轧制模拟参数
序号 速比 压下率 摩擦系数 道次数
1 1 20% 0.3 1
2 1.2 20% 0.3 1
3 1.5 20% 0.3 1
4 1.7 20% 0.3 1
5 2 20% 0.3 1
表3.1 40%压下率异步轧制模拟参数
序号 速比 压下率 摩擦系数 道次数
1 1 40% 0.3 1
2 1.2 40% 0.3 1
3 1.5 40% 0.3 1
4 1.7 40% 0.3 1
5 2 40% 0.3 1
表3.1 60%压下率异步轧制模拟参数
序号 速比 压下率 摩擦系数 道次数
1 1 60% 0.3 1
2 1.2 60% 0.3 1
3 1.5 60% 0.3 1
4 1.7 60% 0.3 1
5 2 60% 0.3 1
图3.3为不同速比下单道次异步轧制后的网格变形情况。20%压下率下，从异步轧制的网格变形情况来看，当速比为1时，即为同步轧制时轧后网格呈对称分布；速比为1.2后，网格的倾斜角不随着速比的增加而增加，即1.2为20%压下率的单道次异步轧制的临界速比。
压下率为40%时，当速比为1，即为同步轧制时轧后网格呈对称分布。随着速比增大到1.2，网格的倾斜角度也增大。当速比到达1.5以后，轧后网格形态和倾斜角度不再有明显的改变。
压下率为60%时，当速比为1，网格的变形呈对称分布；异步轧制时，异步轧制轧后网格呈非对称性分布；随着速比的增加，加剧了上下表面的不对称性，使网格的倾斜角度变大。当速比增加到1.7时，网格的倾斜角不再随着速比的增加而加大，即1.7是压下率为60%的异步轧制的临界速比。
图3.3 不同速比单道次异步轧制后的网格
a) reduction=20% b) reduction=40% c) reduction=60%
从上图可以看出，速比为1，即为同步轧制时轧后网格呈对称分布，轧件中心位置不存在剪切变形，然而异步轧制时，轧后网格则是呈现非对称性分布。这种差异的造成是因为在异步轧制过程中还存在一种特殊受力状况。在同步轧制时，材料在其变形区所受到的应力主要有两个，一是由上下轧辊施加在材料上的正应力，还有就是轧辊与材料间的相互摩擦力。异步轧制时，除去上述的两种受力外，还受到材料在变形区中由于外摩擦力对水平压力的阻碍作用而形成的一个附加的剪切应力。异步轧制上下轧辊间速度差使得在轧制时上下轧辊的中性面不在同一垂直平面上，上辊（快速辊）的中性面随着轧制的进行向出口侧移动，反之下辊（慢速辊）则向入口处移动，这样形成的搓轧区势必对金属流动和变形特点造成特殊影响，从而造成异步轧制轧后网格分布的不均匀性。在异步轧制过程中不同的压下率，它们的临界速比也不同，随着压下率的增加，获得稳定搓轧区的临界速比也增加。这与图3.1所说明的压下率对搓轧区的影响的结论是相呼应的。