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钛合金等高强度高弹性金属材料由于具有优良的力学性能,被广泛的应用于石油、化工、航空、航天等高科技领域。二斜辊矫直作为棒料精整的一道工序,是保证棒料矫后直线度指标的关键技术。实际生产过程中棒材矫直存在两个问题。一是棒材矫直后残余应力过大、分布不均匀而产生的棒材成形后形状不稳定、后续加工工艺难,甚至需经过去应力退火而产生的生产成本大的问题。二是矫直并瞬时回弹后即刻测量的直线度越小,最终滞后回弹越大,成品质量并不一定好。本文以高强度金属0Cr18Ni9合金为研究对象,针对棒材矫直后残余应力过大、分布不均匀、矫后棒材产生滞后回弹的现象,通过理论分析、有限元模拟、实验的方法对其展开研究。基于弹幂次强化材料模型,推导出棒材反弯弯矩与弹区比、棒材原始弯曲曲率的关系;结合棒材二斜辊矫直变形机理,提出采用等曲率反弯辊形代替生产过程中采用的压力矫直原理设计的经验辊形解决棒材矫后残余应力大、分布不均匀的问题。双耗散黏弹塑性材料模型可以很好地表征金属变形与时间有关的黏性行为,本文通过0Cr18Ni9合金棒材的单轴拉伸和应力松弛实验的结果得出0Cr18Ni9金属双耗散黏弹塑性材料模型的参数,为0Cr18Ni9金属棒材滞后回弹有限元模拟提供材料参数。通过分别选取弹区比为0.75、0.6、0.45、0.3、0.15对这五种取值的情况下棒材矫直后残余应力的大小以及矫后滞后回弹在7d后残余应力的大小及棒材相对应时刻的直线度进行有限元模拟,模拟结果发现弹区比越小即刻测量直线度较好但残余应力越大滞后回弹越大,最终棒材的直线度不一定达标。实验对比经验辊形和等曲率反弯辊形矫后棒材残余应力的大小和分布以及矫后棒材滞后回弹7d后棒材的直线度。实验和仿真结果表明等曲率反弯辊形矫后棒材残余应力明显小于经验辊形,等曲率反弯辊矫后棒材残余应力分布相对均匀,滞后回弹7d后等曲率反弯辊形矫后棒材直线度要小于经验辊形矫后棒材直线度。因此,可通过等曲率反弯辊形解决实际生产中棒材因矫直后残余应力过大,分布不均匀的问题。