[发明专利]一种钛钢复合板轧制过程中残余应变的控制方法

说明书

本发明公开了一种钛钢复合板轧制过程中残余应变的控制方法，属于异质金属复合板轧制加工过程的计算机仿真技术领域，该方法主要通过对生产钛/钢复合板的轧制过程进行研究，通过前处理模块，设定复合板轧制参数，建立了钛/钢复合板轧制过程的DEFORM有限元模型，同时通过后处理对对轧制完成之后的模拟结果分析，获取不同轧制工艺下钛/钢复合板复合界面附近的残余应力的数据，用DEFORM有限元模拟来代替实际生产过程，对钛钢复合板的残余应力进行控制。本发明可以大大的减小生产成本，具有较大的实用价值。

技术领域

本发明涉及异质金属复合板轧制加工过程的计算机仿真技术领域，尤其是一种钛钢复合板轧制过程中残余应变的控制方法。

背景技术

随着时代的发展和科技的进步，金属材料被人们广泛地应用于各个领域。金属材料构件服役于各种严苛复杂环境中，单一材质的金属材料越来越不能满足各种环境下人们对于材料性能的需求，金属复合板因其性价比高、综合性能好以及对各种复杂环境适应性强的优点，广泛被人们所认同，人们开始大量地使用金属复合材料。钛/钢复合板不仅具有钛优良的耐腐蚀性能并且兼有钢的强韧性以及良好的焊接性。钛/钢复合板广泛应用于化工、能源存储、海洋工程、船舶等领域。

钛/钢复合板在高温轧制过程极其复杂，其中涉及到轧制温度的选择，道次及压下量的选择以及残余应变的控制等方面。轧制过程中基材和复材由于热物性差异较大，在轧制时界面两侧金属流动变形不协调，从而会导致界面附近存在一定的残余应变，它影响着钛/钢复合板的平整度以及界面结合强度。在板料后续的成型及使用中，过大的残余应变会使界面产生细微裂纹，造成了界面性能的恶化。在实际生产中，往往只能采用传统的电磁超声、电阻应变花等方法来测定轧后复合板的残余应变。但是这样不仅耗时较长、测量难度大、同时成本也高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种钛钢复合板轧制过程中残余应变的控制方法，通过在计算机上模拟钛/钢复合板的轧制过程，对模拟后的结果进行求解分析，可获得轧后复合板残余应变场；根据模拟得到的残余应变的数据对轧制工艺进行优化，这对工业生产实践和提高钛/钢复合板品质具有重要指导意义。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种钛钢复合板轧制过程中残余应变的控制方法，该方法通过建立钛钢复合板轧制坯料、轧辊以及推板的物理模型，并在有限元分析软件DEFORM前处理模块中，设定复合板轧制参数，建立钛钢复合板轧制过程的DEFORM有限元模型，通过后处理模块对轧制完成之后的模拟结果分析，获取不同轧制工艺下钛钢复合板复合界面附近的残余应变的数据，实现对实际生产的钛钢复合板残余应变的预测和控制。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤1，建立轧制过程的物理模型：

首先根据实际轧制过程，设计出轧辊、轧制坯料、推板的形状尺寸；所述轧制坯料由基板和覆板组成，需分别对基材和覆材进行尺寸设计；然后利用CAD计算机辅助设计软件建立出二维模型，并保存为DXF文件；

步骤2，建立轧制过程有限元模型：

将步骤1中构建的二维模型DXF文件导入DEFORM-2D中，在程序设置条件里面选择平面应变模式，轧制坯料采用四面体单元划分有限元网格，物体对象形式定义为弹塑性体，轧辊和推板均设定为刚体；轧制坯料的轧制方式采用对称轧制，基板和轧辊接触，覆板和基板接触贴合，定义覆板的底面为对称面；

步骤3，设定材料参数：

轧制复合坯料的基板采用普通碳素结构钢板，覆板采用钛钢板；