基于有限元法冶金冷轧辊表面替代电镀铬涂层的设计与研究

在冷轧过程中,轧辊表面镀层的应力分布是影响镀层服役性能和使用寿命的重要因素.本工作基于冷轧工况,利用有限元仿真软件ABAQUS建立了轧辊和板材的三维有限元模型,针对冶金轧辊用复合电镀涂层,结合弹塑性变形等相关理论,系统研究了镀层的厚度、弹性模量及摩擦系数对轧辊-镀层界面应力分布及大小的影响.研究结果表明:镀层厚度在20～80μm时,随着镀层厚度的增大,轧辊-镀层界面峰值应力逐渐减小,当镀层厚度大于60μm时界面峰值应力又略有增加,镀层磨损量显著降低,网格破损现象得到明显改善;镀层弹性模量在200～600 GPa时,随着镀层弹性模量的增大,轧辊-镀层界面峰值应力先增大后减小,600 GPa时的界面峰值应力最小;镀层摩擦系数对轧辊-镀层界面峰值应力的影响不大,是次要影响因素.综合考虑轧辊表面镀层的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的关系可知,镀层厚度以40～60μm为宜,弹性模量以400～600 GPa为宜.