【摘 要】
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双金属变厚度复合板(Cladded Longitude Profile Plate,CLP板)是以双金属层状复合板为原料,通过纵向变厚度轧制技术生产的一种新型材料。CLP板材同时结合了复合板和变厚度板的优势,实现节能减重的同时,还可根据使用要求和环境选择不同的复合金属材料,以满足其装饰性、导电性、耐腐蚀和力学性能等要求,在环保低价的同时实现高性能的要求,在航空航天、汽车等领域具有广阔的应用前景。本
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“双金属复合板纵向变厚度异步轧制力学模型与界面变形协调性研究”;
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双金属变厚度复合板(Cladded Longitude Profile Plate,CLP板)是以双金属层状复合板为原料,通过纵向变厚度轧制技术生产的一种新型材料。CLP板材同时结合了复合板和变厚度板的优势,实现节能减重的同时,还可根据使用要求和环境选择不同的复合金属材料,以满足其装饰性、导电性、耐腐蚀和力学性能等要求,在环保低价的同时实现高性能的要求,在航空航天、汽车等领域具有广阔的应用前景。本文以双金属复合板变厚度轧制过程为研究对象,建立双金属复合板变厚度轧制过程轧制力模型与过渡区长度计算模型,设计开发了双金属复合板连续变厚度轧制控制系统。通过有限元模拟确定轧制参数,开展轧制实验验证力学和长度模型准确性并结合有限元模拟研究轧件出口翘曲变化规律,优化变厚度轧制工艺。首先,通过对双金属复合板轧制变形区的分析推导了适用于双金属复合板变厚度轧制的轧制力公式;根据双金属复合板变厚度轧制过渡区特点推导了复合板变厚度轧制过渡区的长度计算模型;通过轧机压靠实验获得了轧机刚度和轧机弹跳曲线,并根据轧机弹跳与轧件塑性关系建立了双金属复合板辊缝预设定模型。其次,基于PLC控制器搭建了二辊可变厚度轧机的轧制与监测硬件系统。确定了系统的I/O接口分配、供电电路和设备型号,设计了轧件厚度、轧出长度等参数监测功能;针对硬件系统开发了变厚度轧机的控制和数据处理程序,并基于组态王上位机软件设计了实现轧机控制、轧件参数计算与数据监测处理的系统控制界面。最后,建立了铜铝复合板变厚度轧制有限元模型,分析了铜铝复合板不同覆层比下等效变形抗力与轧制力变化规律。开展了铜铝复合板不同厚度和覆层比下轧制实验、变厚度轧制过渡区长度实验、带张力下变厚度轧制实验,验证了轧制力计算模型和双金属变厚度轧制过渡区长度计算模型的准确性并分析了轧件出口翘曲规律,进行双金属复合板连续变厚度轧制实验,验证控制程序和监测系统的准确性。
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