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电铜导电棒矫直机理研究及有限元数值模拟分析

李亮

  铜的电解精炼过程是在电解槽内进行的,电解精炼过程完成后,专用吊车将电铜从电解槽内整槽吊出,运至电解铜处理机组,经受板、洗涤、导电棒抽取、堆垛、称量及输出等工序,成垛的电铜运至成品库,导电棒送往导电棒储运机组。在此过程中,电铜导电棒由于受重载、击打等其它一些原因而发生变形。因此,需要及时地对导电棒进行矫直。 目前国内一些铜电解企业还没有设置对导电棒进行矫直的设备,也没有关于电铜导电棒矫直的系统研究。很多铜电解行业对导电棒的矫直仍采用人工矫直,用木榔头在变形区域反复敲打,以达到矫直的目的。每年铜电解行业都有大量的导电棒由于变形严重而报废处理,在一定程度上造成浪费。 本课题以某企业22mm×22mm×3mm空心方形紫铜导电棒为研究对象,研究其矫直机理,并对同类型的管棒材的矫直有一定的参考价值。本文综合运用弹塑性解析方法和三维有限元数值模拟对该导电棒的矫直过程进行了较为系统的研究,主要工作内容如下: 1、运用弹塑性弯曲理论及相关矫直理论进行理论研究,得出了理想金属和强化金属材料矩形管、棒材的弯矩计算公式和矫直曲率比方程式。进而推导计算出了导电棒矫直机的关键结构参数及矫直的关键工艺参数可调辊压下量的计算公式并用MATLAB软件编写了可调辊压下量计算的计算机程序。 2、运用ANSYS软件对导电棒在不同辊距(理论值向下共选4种辊距)的一个矫直单元中的压下过程进行数值模拟,分析导电棒断面上以及沿导电棒长度方向上的弹塑性变形状态及应力、应变的分布规律并初步确定各种辊距下导电棒进行多辊连续矫直时入口处可调辊的压下量。 3、运用ANSYS/LS-DYNA软件对导电棒矫直过程进行三维显式动态有限元模拟,研究不同辊距(理论值向下选4种辊距)矫直时导电棒的矫后平直度、残余应力大小及分布。结果表明多辊矫直过程的数值模拟结果与单个矫直单元的数值模拟结果基本相符。 4、研究了关键结构参数-辊距及关键工艺参数-压下量对矫直过程前后导电棒的应力应变的大小及分布特性和导电棒矫后平直度的的影响。 5、分别对250mm、200mm、150mm三种辊距进行压下过程的实验,上辊压下量按由小到大的规律不断地压下加载、抬起卸载。研究导电棒弹复量随压下量的变化规律、上辊的最大压下量及矫直力随压下量的变化规律。……   
[关键词]:电解铜;导电棒;矫直;矫直机理;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2010年
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