ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.771.23
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-3-178-187
Аннотация
Актуальность работы обусловлена высокой востребованностью промышленностью проката из алюминиевых сплавов, в особенности после запуска в производство новых мощностей по производству такого проката в России. Целью работы являлось установление различия в напряженно-деформированном состоянии металла в двух вариантах проведения процесса прокатки: с учетом прохождения процесса разупрочнения и без такого учета. Отмечено, что алюминий отличается от других металлов высокой энергией дефекта упаковки, что тормозит развитие процессов рекристаллизации, поэтому прохождение этих процессов в многопроходных схемах обработки металла и его сплавов становится неочевидным. Для анализа использован метод конечных элементов, реализованный в программном модуле DEFORM. Выполнено конечно-разностное моделирование процесса горячей прокатки сляба из алюминиевого сплава. Анализу подвергнуто семь проходов прокатки. На протяжении этих проходов очаг деформации остается высоким. Основное внимание уделено седьмому процессу прокатки, где накопление деформаций должно оказаться наибольшим. Постановка задачи включала в себя два варианта. Один вариант основан на гипотезе сохранения уровня нагартовки от предыдущих проходов. Второй вариант подразумевал прохождение процесса разупрочнения в паузах между проходами. Показано распределение деформаций и напряжений в очаге деформации при прокатке. Построены эпюры распределения контактных давлений по длине очага деформации. Сделан вывод о большей неравномерности распределения деформации в первом варианте расчетов, такой вывод обладает новизной. Выполнено сравнение с производственными данными системы мониторинга. Показана лучшая сходимость второго варианта расчетов, но сделано примечание, что это касается исследованной схемы деформации.
Ключевые слова
прокатка, алюминиевый сплав, механические напряжения, пластическая деформация, моделирование, рекристаллизация
Для цитирования
Логинов Ю.Н., Непряхин С.О., Исякаев К.Т. Моделирование толстолистовой прокатки алюминиевого сплава с вариантностью прохождения процессов разупрочнения // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №3. С. 178-187. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-3-178-187
1. Modeling plasticity of an aluminum 2024T351 thick rolled plate for cold forming applications / Raphaël Cusset, Farida Azzouz, Jacques Besson, Marta Dragon-Louiset, Vincent Jacques, Henry Proudhon // International Journal of Solids and Structures. 2020, vol. 202, pp. 463-474. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2020.05.005
2. Логинов Ю.Н., Середкина М.Ю. Исследование скоростного режима прокатки сляба из алюминиевого сплава с использованием МКЭ // Технология легких сплавов. 2015. №3. С. 121-126.
3. Forming characteristics of slabs during rough rolling / Salganik V.M., Pesin A.M., Sychev O.N., Denisov S.V., & Skrylev A.A. // Metallurgist. 2008, vol. 52, pp. 700-704. https://doi.org/10.1007/s11015-009-9125-4
4. Влияние скорости горячей прокатки на структурно-текстурное состояние плиты алюминиевого сплава системы Al-Si-Mg / Лобанов М.Л., Логинов Ю.Н., Данилов С.В., Головин М.А., Карабаналов М.С. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. №5(755). С. 49-54.
5. The effect of rolling temperature on the microstructure and properties of multi pass rolled 7A04 aluminum alloy / Peng Sun, Hongfu Yang, Rensong Huang, Yelin Zhang, Shanju Zheng, Mengnie Li, Sivasankar Koppala // Journal of Materials Research and Technology. 2023, vol. 25, pp. 3200-3211. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.06.123
6. Прессование алюминиевых сплавов. Моделирование и управление тепловыми условиями / Довженко Н.Н., Беляев С.В., Сидельников С.Б., Довженко И.Н., Лопатина Е.С., Галиев Р.И. Красноярск: СФУ, 2009. 255 с.
7. Numerical investigation of the surface recrystallization during the extrusion of a AA6082 aluminum alloy under different process conditions / Negozio M., Pelaccia R., Donati L., Reggiani B. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023, vol. 129, pp. 1585-1599. https://doi.org/10.1007/s00170-023-12397-8
8. Вайнблат Ю.М., Ланцман П.Ш., Шаршагин Н.А. Диаграммы структурных состояний горячедеформированных алюминиевых сплавов // Известия вузов. Цветная металлургия. 1974. №1. С. 155-160.
9. Логинов Ю.Н., Лобанов М.Л., Головнин М.А. Модель описания деформации алюминиевых сплавов при их горячей прокатке с учетом рекристаллизационных процессов // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. №9. С. 32-36.
10. Построение кривых текучести алюминиевого сплава АМг5 на основе натурного и вычислительного экспериментов / Петров П.А., Фам В.Н., Бурлаков И.А., Матвеев А.Г., Сапрыкин Б.Ю., Петров М.А. // Технология легких сплавов. 2022. №2. С. 65-74.
11. Study of features of texture and structure evolution during hot rolling in a continuous group of stands of aluminum alloy 6016 / Aryshensky E.V., Aryshensky V.Yu., Kaurova E.S., Tribunsky A.V. // Tsvetnye Metally. 2021, vol. 7, pp. 84-91. DOI: 10.17580/tsm.2021.07.11
12. Recrystallization model for hot-rolling of 5182 aluminum alloy / Zhang H., Peng D.S., Yang L.B., Meng L.P. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2001, vol. 11, no. 3, pp. 382-386.
13. Mirdar M., Serajzadeh S. Simulation of microstructural changes after hot deformation of aluminum-magnesium alloy using cellular automata // Multiscale and Multidisciplinary Modeling, Experiments and Design. 2023, vol. 6, pp. 505-518. https://doi.org/10.1007/s41939-023-00159-8
14. Логинов Ю.Н., Непряхин С.О., Исякаев К.Т. Цифровое моделирование прокатки сляба из алюминиевого сплава с малым обжатием // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21. №3. С. 128-131.
15. Study of recrystallization kinetics in aluminum alloy billets with low degree of ascast structure / Yashin V.V., Aryshenskiy E.V., Konovalov S.V., Stozharov D.A. // Tsvetnye Metally. 2022, vol. 11, pp. 75-80. DOI: 10.17580/tsm.2022.11.09
16. Zeng Q., Wen X., Zhai T. Texture evolution rate in continuous cast AA5052 aluminum alloy during single pass hot rolling // Materials Science and Engineering: A. 2008, vol. 476, iss. 1-2, pp. 290-300. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.05.010
17. Forming characteristics of slabs during rough rolling / Salganik V.M., Pesin A.M., Sychev O.N., Denisov S.V., & Skrylev A.A. // Metallurgist. 2008, vol. 52, pp. 700-704. https://doi.org/10.1007/s11015-009-9125-4
18. Меерович И.М. Прокатка плит и листов из легких сплавов. М.: Металлургия, 1969. 252 с.
19. Буркин С.П., Бабайлов Н.А., Овсянников Б.В. Сопротивление деформации сплавов Al и Mg: Справочное пособие. Екатеринбург: УрФУ, 2010. 344 с.
20. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и технология прокатного производства: учеб. пособие. СПб.: Наука, 2008. 527 с.