无头轧制技术是世界上最先进的轧钢生产技术之一。此项技术的关键是金属的连接,目前常用的金属连接方法主要是通过感应焊接,或激光焊接来达到定尺铸坯连接的目的,但这种方法存在连接耗能高、效率低、焊瘤难去除等缺点,在一定程度上影响了无头轧制技术的推广应用。
因此,拟研究开发一种中间坯固态快速剪切挤压连接技术。该项技术相较于传统的轧制工艺,使连接时间进一步缩短,连接工艺简化,从而提高生产效率、降低生产成本。
研究材料在高温快速剪切挤压作用下的应力应变本构关系,可为无头轧制中间坯固态快速剪切挤压连接技术的开发与应用奠定理论基础。本文采用的本构关系模型为Johnson—Cook方程,采用Gleeble实验机和分离式Hopkinson压杆实验装置对无头轧制中间坯固态连接材料Q345钢进行了室温（t=25℃）及高温（900℃-1100℃）下不同应变速率(10-3/s-2.5×103/s)的拉伸及压缩实验,并在MTS电子万能实验机上进行带缺口的准静态拉伸实验。
分析实验结果,通过最小二乘法拟合实验数据,得到Johnson-Cook本构模型的参数,分别为:屈服强度A,应变硬化参数B、n,应变速率效应参数C,温度效应参数m及失效参数D1、D2、D3、D4、D5。比对拟合结果,进行参数修正。
借助有限元模拟软件DEFORM对无头轧制中间坯固态连接过程进行数值模拟,实验数据与模拟数据近似,误差皆在允许范围内,验证了模型参数的准确性。本文的研究结果对研究金属板料在高温快速剪切挤压下的变形机理具有一定的参考价值,为金属材料的固态连接技术奠定了理论基础。
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