一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法，通過建立四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型、確定環坯任一橫截面的彎矩，進而確定環坯上的最大應力，最終建立四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據，為超大型環件雙向輾軋工藝的優化設計與超大型環軋裝備的研制提供重要的理論依據，在實際生產中，通過實時監測設備參數和環坯瞬時尺寸即可獲知四抱輥超大型環件雙向輾軋過程是否處于穩定狀態，能夠及時避免環軋過程發生失穩，提高超大型環件的軋制成功率，縮短生產周期，兼具方便、準確、效率高的優點。

技術領域

本發明涉及環件軋制成形加工領域，是一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法。

背景技術

高性能超大型環件廣泛應用于航天、核電、風電等領域，特別是鋁合金超大型環件作為航天重型運載火箭燃料貯箱的基礎構件，在我國空間站建設、登月工程和火星探測工程方面具有重大戰略需求。然而，超大型環件雙向輾軋成形過程中，環坯的徑向變形和軸向變形往往難以協調，而且環坯超大超重，慣性極大，導致成形過程容易失穩。并且，隨著軋制過程的進行，環坯逐漸變大變薄，剛度逐漸弱化，這使得環軋過程特別是軋制后期極易失穩，尤其是對于鋁合金等變形抗力較小的材料更是如此。因此，如何實現超大型環件雙向輾軋的穩定成形，是超大型環件雙向輾軋成形面臨的技術瓶頸。采用四抱輥增加對環坯的約束，相對于經典兩抱輥環軋更能使環坯的受力處于平衡狀態，從而提高超大型環件雙向輾軋過程的穩定性，因此對于超大型環件軋制，國際上均采用新型四抱輥環軋設備。然而，四抱輥超大型環件雙向輾軋過程中，環坯相比于傳統的兩抱輥環軋受到更多軋輥的耦合作用，多軋輥的運動更加難以協調控制，成形過程的穩定性判斷極為困難，因此迫切需要提出一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法，用于實時判斷成形過程的穩定性，為多軋輥的運動協調控制及環軋工藝的調整提供依據和方法，確保環軋過程穩定進行。Hua等(Hua L,Deng JD,Qian DS,et al.Modeling and application of ring stiffnesscondition for radial-axial ring rolling[J].International Journal of MachineTools and Manufacture,2016,110:66-79.)針對傳統兩抱輥環軋過程建立了一種剛度條件，據此提出了維持環軋過程不失穩的抱輥力計算方法，為傳統兩抱輥環件雙向輾軋穩定成形提供了參考。本發明針對新型四抱輥超大型環件雙向輾軋過程，提出一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法，為四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形提供一種判定依據，從而為超大型環件雙向輾軋工藝優化設計及大型環軋設備的研制提供重要參考。

發明內容

為克服現有技術中存在的四抱輥超大型環件雙向輾軋過程中，環坯相比于傳統的兩抱輥環軋受到更多軋輥的耦合作用，多軋輥的運動更加難以協調控制，成形過程的穩定性判斷極為困難的不足，本發明提出了一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法。

本發明的具體步驟如下：

步驟一，建立四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型：

根據四抱輥超大型環件雙向輾軋原理，環坯的徑向變形區A_坯與環坯的軸向變形區A_1坯被簡化為固定結構，同時環坯受到驅動輥側第一抱輥力F_G1、驅動輥側第二抱輥力P_G1、錐輥側第三抱輥力F_G2和錐輥側第四抱輥力P_G2的共同作用。由此得到的四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型。

設驅動輥側第一抱輥對環坯的抱輥力F_G1的值＝驅動輥側第二抱輥對環坯的抱輥力P_G1的值；錐輥側第三抱輥對環坯的抱輥力F_G2的值＝錐輥側第四抱輥對環坯的抱輥力P_G2的值；