Lemezhengerlési folyamat véges elemes szimulációja

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Lemezhengerlési folyamat véges elemes szimulációja"

Gréta Kocsisné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Lemezhengerlési folyamat véges elemes szimulációja Előadók: Bay Zoltán Nonprofit Ltd. for Applied Research Bézi Zoltán Pálinkás Sándor

2 Célkitűzés A hideghengerlés során kialakuló alakhibák modellezése, a lemezgyártás technológiai pontosságának növelése érdekében, A VON ROLL gyártmányú kísérleti hengerállvány komplex véges elemes modelljének az elkészítése, amely a hengerlési erő, nyomaték számítása mellett képes arra, hogy figyelembe vegye az alakítandó anyag rugalmas-képlékeny, és a hengerrendszer rugalmas viselkedését is.

elemes modelljének az elkészítése, amely a hengerlési erő, nyomaték számítása mellett képes arra,

3 VON ROLL gyártmányú kísérleti hengerállvány

4 A síkfekvés feltétele ( x) 0 x Ahol: λ nyújtási tényező x futó koordináta a szélesség mentén A hengerelni kívánt alapanyag szempontjából kielégítendő feltétel: h h ki ki h h be köz ki h szél ki δh ki kifutó szalag lencséssége δh be befutó szalag lencséssége λ nyújtási tényező

szempontjából kielégítendő feltétel: h h ki ki h h be köz ki h szél

5 Ha a síkfekvés feltétele nem teljesül, akkor: Belső feszültségek miatt hullámképződés, Az egyenlőtlen húzófeszültségek miatt szakadás, Hasítás után az egyes sávok meggörbülnek, kardosodás következik be.

6 Síkfekvési hibák [Norman Mathieu Régis Dimitriou Anthony Parrico Michel Potier-Ferry Hamid Zahrouni: Flatness defects after bridle rolls: a numerical analysis of leveling, Int J Mater Form]

7 A terhelt hengerrés alakját befolyásoló tényezők: 1. Köszörült alapdomborítás (nincs) 2. A hengerrendszer rugalmas alakváltozása (figyelembe vettük) 3. Mechanikai résalak szabályozás (figyelembe vettük) 4. Zónahűtés (nincs) 5. Hődomborítás (elhanyagolható)

A hengerrendszer rugalmas alakváltozása (figyelembe vettük) 3.

8 A hengerrendszer rugalmas alakváltozása A befolyásoló paraméterek: A támhenger tengelyvonalának kihajlása, A hengerek összelapulása, A munkahengerek belapulása. [Sándor Pálinkás: Investigation of the shape of roll gap of experimental mill stand. IN-TECH International Conference]

9 Mechanikai résalak szabályozás Hengerhajlítás, Közbenső hengerhajlítás (munkahenger és támhenger között), Henger tengelyvonalának eltolása, Kenőanyag hozzáadása, Feszítés változtatása, Hengerek tengelyvonalának keresztezése, Közbenső henger betolása, CVC technológia (folyamatosan változtatható bombír), Stb.

Kenőanyag hozzáadása, Feszítés változtatása, Hengerek tengelyvonalának

10 Hengerhajlítás elvi ábrája [Dipl.-Ing. A. Hardtmann, Technische Universität Dresden]

11 Síkfekvési holt sáv B: Síkfekvési holt sáv [-] λ: A szalag alakja [%] Co/ho: Lencsésség változás [%] [Takashima, Y., et al, Studies on Strip Crown Control for Hot Strip Rolling Double Chock Work Bending System (DC-WRB), IHI Engineering Review, Vol. 12, No. 3, Oct. 1979, pp ]

, et al, Studies on Strip Crown Control for Hot Strip Rolling Double

12 2D végeselemes modellezés A hideghengerlési kísérletek egy STANAT gyártmányú duó hengerállványon történtek, A felhasznált próba lemezek vastagsága 1.6 mm, szélessége 25 mm és hosszúsága 300 mm, A munkahengerek szerszámacélból készültek, átmérőjük 150 mm, Duó elrendezésű modell, Az alakított anyag rugalmas-képlékeny, A henger merev, illetve ideálisan rugalmasak, Kihasználtuk a hengerlési folyamat szimmetriáját,

6 mm, szélessége 25 mm és hosszúsága 300 mm, A munkahengerek szerszámacélból készültek, átmérőjük 150

13 2D végeselemes modellezés Hengerlési paraméterek Mérési eredmények Sorszám fogyás v-henger slip súrl.tényező erő nyomaték % m/s % N/mm Nm/mm ,86 0,376 4,161 0, ,89 10, ,39 0,184 3,446 0, ,13 10, ,84 0,875 3,577 0, ,71 8, ,04 0,104-1,262 0, ,95 25, ,49 0,312-1,704 0, ,31 26, ,87 0,833 0,182 0, ,00 25, ,19 0,175 9,919 0, ,67 44, ,04 0,349 10,666 0, ,80 43, ,35 0,796 3,764 0, ,85 41,30

-6 17,84 0,875 3,577 0,219 2613,71 8,96 7.-8. 43,04 0,104-1,262 0,143 4615,95 25,84 9.-10. 43,49 0,312-1,704 0,135 4484,31 26,19 11.-12.

14 2D végeselemes modellezés MSC.MARC 2010 szoftver 2D síkalakváltozás Szimmetria használata Merev segédtestek 4 csomópontú elemek Szúrásonkénti vizsgálat 9160 QUAD4/11 ω Lemez: Alumínium (AlMg3) rugalmas-képlékeny v E=69 GPa, =0.3 k f P 192e 9.95 P szimmetria 400 QUAD4/11

segédtestek 4 csomópontú elemek Szúrásonkénti vizsgálat 9160 QUAD4/11

15 Nyirofeszültség [MPa] Súrlódási modell 2 v 0 arctan C v v v Relatív sebesség h C = v h / 20 t Coulomb-féle súrlódási tényező Illesztési paraméter A fenti egyenlet automatikusan figyelembe veszi, hogy a neutrális pontban a súrlódó feszültség előjelet vált kilepo el neutralis pont belepo el surlodas variacio konstans surlodas

Illesztési paraméter A fenti egyenlet automatikusan figyelembe veszi, hogy a

16 2D-s modell eredményei Sorszám M erev henger Rugalmas henger erő eltérés [%] nyomaték eltérés [%] slip eltérés [%] erő eltérés [%] nyomaték eltérés [%] slip eltérés [%]

057 6.138-1.217 7.-8. -0.089 9.288 6.852 0.746 3.444 6.042 9.-10. -0.404 5.460 6.464-0.068-0.076 5.534 11.-12. -0.079 2.128 1.508 1.951-0.

17 R mm 2D-s modell eredményei 0,08 0,06 0,04 r=17% v=0.184 m/s r=44% v= r=60% v= ,02 0, ívhossz mm

875 r=44% v=0.104 0.312 0.833 r=60% v=0.

18 Komplex 3D VE modell Quartó elrendezésű modell, A munkahenger átmérője: 100 mm, A támhenger átmérője: 220 mm, A kiinduló darab 1 mm vastag, és 200 mm széles, Az alakított anyag rugalmas-képlékeny, A hengerek ideálisan rugalmasak, Kihasználtuk a hengerlési folyamat szimmetriáját, A hengerhajlítást a munkahenger csapágyazásának hatásvonalán elhelyezett hengerhajlító erővel oldottuk meg, Figyelembe vettük a hengerállvány rugalmas alakváltozását

rugalmasak, Kihasználtuk a hengerlési folyamat szimmetriáját, A hengerhajlítást a munkahenger csapágyazásának

19 Komplex 3D VE modell Alapmodell: db (HEX8/7) Sűrített modell: db (HEX8/7) 8 mag Intel i7 2.8 GHz 8 GB RAM Futásidő: 4-24 h Hengerelt anyag: Alumínium (AlMg3)

20 Hengerlési paraméterek Minta Hengerhajlító erő Hengerlési sebesség Alakváltozás A modell által számolt hengerlési erő A kezelő oldalon mért hengerlési erő 1.a. 0 N 10 m/min 3% N N 1.b N 10 m/min 3% N N 1.c N 10 m/min 3% N N 1.d N 10 m/min 3% N N 1.e N 10 m/min 3% N N 1.f N 10 m/min 3% N N

b. 1500 N 10 m/min 3% 27990 N 27928 N 1.c. 2200 N 10 m/min 3% 28504 N 27480 N 1.d.

21 Erő [N] Erő [N] Mért és számított hengerlési erő 1.a. minta Idő [sec] Erő1: Erő2: a. minta 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 Idő [sec]

22 Számított alakváltozás

23 Számított feszültségeloszlás

24 Lencsésség [mm] 3D-s modell eredményei A hengerhajlító erő hatása a lencsésségre 1% N 3000 N 4400 N 6000 N 7600 N 9400 N Lemez szélesség [mm]

25 Lencsésség [mm] 3D-s modell eredményei A hengerhajlító erő hatása a lencsésségre 2% N 3000 N 4400 N 6000 N 7600 N 9400 N Lemez szélesség [mm]

26 Lencsésség [mm] 3D-s modell eredményei A hengerhajlító erő hatása a lencsésségre 3% N 3000 N 4400 N 6000 N 7600 N 9400 N Lemez szélesség [mm]

27 Lencsésség [mm] 3D-s modell eredményei A hengerhajlító erő hatása a lencsésségre 10% N N N Lemez szélesség [mm]

28 Összefoglalás A célkitűzés megvalósult, Az elkészített modell magában foglalja a hengerhajlítást is, és alkalmas arra, hogy a különböző hengerlési paramétereket a hengerek beés összelapulását, valamint a hengerállvány rugalmas alakváltozását figyelembe véve számoljon, Sikerült kimutatnunk a hengerhajítás hatását a hideghengerlés folyamán kialakuló lencsésségre, A hullámosság kimutatásához hosszabb kiinduló darab, és a hengerrendszer teljes modellje szükséges, ami jelentősen megnöveli a számítási időt, ezért a síkfekvési holt sáv kimutatása további kutatómunkát igényel.

29 Köszönjük a figyelmüket! Köszönetnyilvánítás: A tanulmány/kutató munka a TÁMOP B-10/2/KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Hasonló dokumentumok

HIDEGEN HENGERELT ALUMÍNIUM SZALAG LENCSÉSSÉGÉNEK VIZSGÁLATA INVESTIGATION OF CROWN OF COLD ROLLED ALUMINIUM STRIP

Anagmérnöki Tudományok, 37. kötet, 1. szám (2012), pp. 309 319. HIDEGEN HENGERELT ALUMÍNIUM SZALAG LENCSÉSSÉGÉNEK VIZSGÁLATA INVESTIGATION OF CROWN OF COLD ROLLED ALUMINIUM STRIP PÁLINKÁS SÁNDOR Miskolci