第41卷第2期 Vol. 41No. 2
压技
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY 镁合金热连轧过程数值模拟
张秀芝，薛
支晨琛，
康
（太原科技大学大型锻造理论与新技术研究室，山西太原030024）
2016年2月 Feb.2016
摘要：针对镁合金热连轧过程中已发生边裂的问题，采用ANSYS变形热力耦合数值分析法，对AZ31镁合金板在350℃ 0.5m·s-1轧制速度下的三道次连轧过程进行了有限元模拟，并应用LS-DYNA后处理器对轧制过程中镁板不同部位的温度、应力分别进行了分析，并对模拟结果进行实验验证。研究结果表明：热连轧过程中，首道次镁板温降值较大，而且不同位置的温降幅值不同；此外，轧制过程中镁板边部中心层应力始终大于中部表层应力值。轧制过程中温度的不均勾变化以及
边部应力集中使得镁合金在热连轧过程中易于发生边裂。关键词：AZ31镁合金：热连轧；边裂；热力耦合分析 DOI; 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2016. 02. 027
中图分类号：TG146.22
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2016）02-0144-04
Numericalsimulationofhottandemrollingprocessformagnesiumalloy
Zhi Chenchen, Zhang Xiuzhi, Xue Kang
( Heavy Forging Theory and New Technology Laboratory, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China) Abstract : For the problem of edge crack in hot tandem rolling of magnesium alloy , the process of three passes tandem rolling for magnesi-um alloy AZ31 sheet was simulated by ANSYS with the themo-mechanical coupled analysis at temperature 350 °C and rolling speed 0. 5 m - s-1. Furthermore, the temperature and stress in different parts of the magnesium plate were analyzed by LS DYNA in the moll-ing process, and the simulation result was verified by the experiment. The research results show that in the hot tandem rolling, the tem-perature drop of magnesium plate is greater on the first pass, and they are varied on different parts. Moreover, the stress of center layer edge is greater than that of the middle surface layer in the rolling process. Due to change of non-uniform temperature and the edge stress eoncentration, the edge erack of magnesium alloy plate oceurs easily in the hot tandem rolling.
Key words : magnesium alloy AZ31 ; hot tandem rolling; edge crack; thermo-mechanical coupled analysis
镁合金作为一种新型轻合金材料，以其低密度、优良的阻尼等优异性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等工业领域。目前，为了满足镁合金电子产品轻薄短小的要求，通常使用热连轧成形工艺实现镁合金薄板的加工1-3]。但是具有密排六方结构的镁合金比铝合金、钢等更难于成形，在成形过程中易产生边裂等问题（图1），限制了镁合金的工业发展。因此，研究镁合金板材连轧热成形工艺对于有效控制镁合金板带轧制的成材率、推动镁合金板
收稿日期：20150803；修订日期：20151026
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51105264）；太原科技大学研究生科技创新项目（20145005）
作者简介：支晨琛（1989-），女，颈土研究生 E-mail: 503288079@ q- com
通讯作者：张秀芝（1973-），女，博士，副教授 E-mail: xiuzhizhang@ tom. com
带实际生产具有重要的意义和经济价值[5-7]
边装
图1AZ31镁合金边裂缺陷
Fig 1
Edg: cracks of AZ31 magnesium alloy
针对实际生产中镁板三道次热连轧产生的边裂问题，应用LS-DYNA处理器中的热力耦合数值分析法，对板坏不同部位温度、应力的变化进行模拟。考虑到镁合金较高的热传导系数，主要研究板带与空气对流换热、热辐射与轧辑接触传热等热变形因