基于FEM法的矫直压下量与锆合金性能研究

田春刚 　马令坤

摘 要：本文基于有限元法（FEM）研究高温矫直压下量对锆合金棒材等效应力、微区温度和材料流动最大速度的影响。结果表明：随着压下量逐渐增大，Zr-4棒材中间区域所受的等效應力和最大等效应力的区域逐渐增大，Zr-4棒材与矫直辊接触的微区温度降低，温降面积增大，Zr-4棒材材料流动最大速度由中间区域变为右侧区域。

关键词：FEM;高温矫直;压下量;等效应力;微区温度;材料流动最大速度

中图分类号：TG294文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）31-0056-03

Study on Properties of Zriconium alloy and levelling

Reduction based on FEM

TIAN Chungang1，2 MA Lingkun1

（1.Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an Shaanxi 710021;2.Shaanxi Radio and Television University Baoji Branch，Baoji Shaanxi 721000）

Abstract： Based on the finite element method （FEM）， the effects of the amount of leveling pressure on the equivalent stress of zirconium alloy bars， microzone temperature and the maximum velocity of material flow were studied. The results showed that as the pressure drop gradually increases， the area of equivalent stress and maximum equivalent stress in the middle area of zr-4 bar gradually increased， the temperature in the micro area where zr-4 bar met the straightening roller decreased， the temperature drop area increased， and the maximum flow speed of zr-4 bar material changed from the middle area to the right area.

Keywords： FEM;high temperature straightening;reduction;equivalent stress;microzone temperature;maximum velocity of material flow

1 研究背景

锆及锆合金因具有优异的抗腐蚀性能和力学性能，常被用于耐酸容器或耐酸结构件。锆合金棒坯经过锻造、挤压或旋锻变形工序生产而成，中间辅助以酸洗或修磨工序。挤压后的高温矫直是确保锆合金棒坯产品直线度的主要方法，该工序也为确保锆合金棒材最终成品棒材直线度奠定了基础。目前，针对高温锆合金棒材矫直的研究论文相对较少，现有文献只是关注铁基合金、钛合金及高温矫直设备工艺的研究[1-3]。马佳[2]摸索出了适用于Cr12MoV大型矫直辊的铸造及热处理工艺。兰贤辉[3]等人研制出了张力可控制的β型钛合金丝材矫直机组。邱东[4]概述了使用背衬轴承作用支承辊的矫直机的技术优势，阐述了选用背衬轴承座热矫直支撑辊的注意事项。李阳华等人[5]模拟出了V150油套管热矫直的残余应力分布。宋凯等人[6]阐述了十一辊全液压矫直机的结构和技术特点，并指出目前存在的问题和改进方向。……