确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法技术

一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，通过建立四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型、确定环坯任一横截面的弯矩，进而确定环坯上的最大应力，最终建立四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据，为超大型环件双向辗轧工艺的优化设计与超大型环轧装备的研制提供重要的理论依据，在实际生产中，通过实时监测设备参数和环坯瞬时尺寸即可获知四抱辊超大型环件双向辗轧过程是否处于稳定状态，能够及时避免环轧过程发生失稳，提高超大型环件的轧制成功率，缩短生产周期，兼具方便、准确、效率高的优点。

A method for determining the stable forming criterion of four roll up rollers for super large ring rolling

A method for determining the criterion of stable forming in two-way rolling of super-large ring with four-holding rolls is presented. By establishing the primary simplified mechanical model of the two-way rolling of super-large ring with four-holding rolls and determining the bending moment of any cross section of the ring blank, the maximum stress on the ring blank is determined. Finally, the criterion of stable forming in two-way rolling of super-large ring with four-holding rolls is established. According to this, it provides an important theoretical basis for the optimization design of super-large ring rolling process and the development of super-large ring rolling equipment. In actual production, we can know whether the process of super-large ring rolling with four-holding rolls is stable or not by real-time monitoring the parameters of equipment and the instantaneous size of ring billet, which can avoid ring rolling in time. Instability occurs in the process, which improves the rolling power of super large ring parts and shortens the production cycle. It has the advantages of convenience, accuracy and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法
本专利技术涉及环件轧制成形加工领域，是一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法。
技术介绍
高性能超大型环件广泛应用于航天、核电、风电等领域，特别是铝合金超大型环件作为航天重型运载火箭燃料贮箱的基础构件，在我国空间站建设、登月工程和火星探测工程方面具有重大战略需求。然而，超大型环件双向辗轧成形过程中，环坯的径向变形和轴向变形往往难以协调，而且环坯超大超重，惯性极大，导致成形过程容易失稳。并且，随着轧制过程的进行，环坯逐渐变大变薄，刚度逐渐弱化，这使得环轧过程特别是轧制后期极易失稳，尤其是对于铝合金等变形抗力较小的材料更是如此。因此，如何实现超大型环件双向辗轧的稳定成形，是超大型环件双向辗轧成形面临的技术瓶颈。采用四抱辊增加对环坯的约束，相对于经典两抱辊环轧更能使环坯的受力处于平衡状态，从而提高超大型环件双向辗轧过程的稳定性，因此对于超大型环件轧制，国际上均采用新型四抱辊环轧设备。然而，四抱辊超大型环件双向辗轧过程中，环坯相比于传统的两抱辊环轧受到更多轧辊的耦合作用，多轧辊的运动更加难以协调控制，成形过程的稳定性判断极为困难，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，建立四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型：根据四抱辊超大型环件双向辗轧原理，环坯的径向变形区A坯与环坯的轴向变形区A1坯被简化为固定结构，同时环坯受到驱动辊侧第一抱辊力FG1、驱动辊侧第二抱辊力PG1、锥辊侧第三抱辊力FG2和锥辊侧第四抱辊力PG2的共同作用；由此得到的四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型；设驱动辊侧第一抱辊对环坯的抱辊力FG1的值＝驱动辊侧第二抱辊对环坯的抱辊力PG1的值；锥辊侧第三抱辊对环坯的抱辊力FG2的值＝锥辊侧第四抱辊对环坯的抱辊力PG2的值；步骤二，确定环坯任一横截...

【技术特征摘要】
2018.01.16 CN 20181003763801.一种确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，建立四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型：根据四抱辊超大型环件双向辗轧原理，环坯的径向变形区A坯与环坯的轴向变形区A1坯被简化为固定结构，同时环坯受到驱动辊侧第一抱辊力FG1、驱动辊侧第二抱辊力PG1、锥辊侧第三抱辊力FG2和锥辊侧第四抱辊力PG2的共同作用；由此得到的四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型；设驱动辊侧第一抱辊对环坯的抱辊力FG1的值＝驱动辊侧第二抱辊对环坯的抱辊力PG1的值；锥辊侧第三抱辊对环坯的抱辊力FG2的值＝锥辊侧第四抱辊对环坯的抱辊力PG2的值；步骤二，确定环坯任一横截面的弯矩：取四抱辊超大型环件双向辗轧初级简化力学全模型中关于坐标系x轴对称的一半进行分析，同时将环坯作为矩形横截面的半圆形梁，建立四抱辊超大型环件双向辗轧高级简化力学半模型；以半圆形梁的第一固定结构A梁表示所述环坯的径向变形区A坯，以半圆形梁的第二固定结构A1梁表示所述环坯的轴向变形区A1坯，以半圆形梁的圆心O梁表示所述环心Or，以半圆形梁的半径Rt表示所述环坯中半径Rt坯，并且Rt＝Rt坯；以P表示半圆形梁的任一横截面，所述的PO梁A梁形成的夹角为横截面位置角横截面位置角的取值范围为[0,π]；通过确定半圆形梁的任一横截面P的弯矩确定环坯任一横截面的弯矩所述环坯任一横截面的弯矩通过公式(33)得到：步骤三，确定环坯上的最大应力：在确定环坯上的最大应力时，先对环坯任一横截面的弯矩求绝对值进而确定该环坯任一横截面弯矩的绝对值的最大值|Mr|max；该环坯任一横截面弯矩的绝对值的最大值|Mr|max为环坯的最大横截面弯矩|Mr|max；再将环坯的最大横截面弯矩|Mr|max与环坯横截面上的抗弯截面模量Wy相除，得到环坯弯矩最大的横截面上的最大应力为环坯上的最大应力σmax；具体过程是：Ⅰ通过公式(36)得到环坯的最大横截面弯矩|Mr|max：|Mr|max＝FG2Rt坯|Q|max(36)Ⅱ根据环坯所受的弯矩方向确定环坯横截面上的抗弯截面模量Wy通过公式(37)得到所述环坯横截面上的抗弯横截面模量Wy：Ⅲ通过公式(38)得到环坯上的最大应力σmax：步骤四，建立四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据：通过公式(39)得到稳定成形判据S：式(39)中，σs为环坯材料的屈服应力；以稳定成形判据S作为四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据：当稳定成形判据S≤1时，环轧过程未发生失稳；此时，环坯上的最大应力σmax不大于环坯材料的屈服应力σs，环坯上除径轴向变形区外的任一位置材料点均未进入塑性变形状态；当稳定成形判据S>1时，环轧过程已发生失稳；此时环坯上的最大应力σmax大于环坯材料的屈服应力σs，环坯上有进入塑性变形的材料点。2.如权利要求1所述确定四抱辊超大型环件双向辗轧稳定成形判据的方法，其特征在于，所建立的四抱辊...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭良刚，王凤琪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61