鑄軋輥輥套疲勞壽命的研究.pdf

1、鑄軋生產(chǎn)鋁帶坯,是一種集凝固、變形于一體的近終形成型工藝。自50年代初美國Hunter-Dauglas公司首先將雙輥式鋁帶材連續(xù)鑄軋機(jī)投人運(yùn)行以來,因其具有投資少、產(chǎn)品成品率高、能耗低等良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益特點(diǎn)而受到世界各國的重視。近幾年來鋁帶鑄軋技術(shù)得到迅速的發(fā)展,該工藝已成為鋁帶坯的主要生產(chǎn)方式。迄今為止,應(yīng)用鑄軋方法,已成功地制備出了多種薄鋼帶及復(fù)合材料薄帶。國際鋁加工行業(yè)將鋁帶坯的快速超薄鑄軋技術(shù)認(rèn)為是代表新一代鋁加工發(fā)展的重要

2、方向和鋁加工技術(shù)的制高點(diǎn);國際鋼鐵加工行業(yè)也將薄鋼帶的快速鑄軋技術(shù)作為研究開發(fā)的重點(diǎn)之一。
　　作為鑄軋機(jī)的核心部件,鑄軋輥在鑄軋生產(chǎn)中起著極為重要的作用。鑄軋輥主要由輥芯和輥套組成,在鑄軋過程中,軋輥即充當(dāng)結(jié)晶器,又充當(dāng)加工工具。鋁熔體在輥縫中冷卻和凝固所散發(fā)的熱量主要是通過其與輥套的接觸傳熱到輥套上,然后由輥套內(nèi)部的循環(huán)冷卻水不斷的冷卻輥套,帶走熱量;又對已凝固的帶坯進(jìn)行軋制,起“熱軋輥”作用;同時(shí)已凝固的高溫帶坯在軋制變形過

3、程中,繼續(xù)將熱量傳遞給軋輥,軋輥繼續(xù)吸熱。輥套表面經(jīng)受鋁液的熱沖擊及輥芯內(nèi)部循環(huán)水的冷沖擊,并承受巨大的軋制力。輥套在這些周期性的熱載荷沖擊、軋制應(yīng)力、裝配應(yīng)力等載荷綜合作用下,容易產(chǎn)生機(jī)械疲勞和熱疲勞,導(dǎo)致鑄軋輥失效。鑄軋輥的失效主要是輥套的失效,其使用壽命主要取決于輥套的使用壽命,輥套的制造費(fèi)用在鑄軋生產(chǎn)成本中所占比例較大。輥套失效后,不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且其重磨、更換時(shí)必須中斷生產(chǎn),因此,開展對鑄軋輥套失效問題的研究,對提高鑄軋產(chǎn)

4、品質(zhì)量與生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本有重要意義。導(dǎo)致輥套失效的主要因素是輥套的熱疲勞裂紋。因此,研究鑄軋輥的疲勞壽命主要是研究輥套表面熱裂紋產(chǎn)生以及擴(kuò)展。
　　本文根據(jù)國內(nèi)外對鑄軋輥使用壽命研究分析的基礎(chǔ)上。通過仿真得到的輥套溫度場、應(yīng)力場分布規(guī)律,分析鑄軋輥套的疲勞失效機(jī)理,然后應(yīng)用損傷力學(xué)理論,將輥套疲勞裂紋產(chǎn)生和裂紋擴(kuò)展有機(jī)地結(jié)合在一起考慮,建立了輥套疲勞壽命預(yù)測數(shù)學(xué)模型;在應(yīng)力場已知的情況下,采用有限元法對損傷場進(jìn)行分析,估算出