环件热辗扩温度场和应变场分布的研究

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1、环件热辗扩温度场和应变场分布的研究欧新哲，杨合，孙志超，王敏（西北工业大学材料学院，西安710072）摘要：基于DEFORM3D平台，建立了环件辗扩三维刚—塑性热力耦合有限元模型，模拟分析了热辗扩过程中温度场和应变场的分布特征及其对成形的影响规律。结果表明，随着辗扩过程的进行，环件等效应变呈阶梯状上升，温度呈波浪式变化；环件外圈等效应变最大，中层最小；变形初始外圈温度变化最大，随着辗扩过程的进行，中层温度逐渐上升，内圈始终最小；随着初始辗扩温度的升高，辗扩力明显下降，但变化趋势保持一致。本文的结果对进一步分析材料内部微观组织演变和成形质量控制具

2、有指导意义。关键词：热辗扩；温度场；应变场；热力耦合；DEFORM3D中图分类号：ResearchontemperatureandstrainfiledsdistributionofhotringrollingprocessOuXin-zhe,YangHe,SunZhi-chao,WangMin(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,NorthwesternPloytechnicalUniversity,Xi’an,710072,China)Abstract：A3Drigid-plasticandcou

3、pledthermo-mechanicalFEMmodelforhotringrollinghasbeenestablishedbasedonsoftwareDEFORM3D,andfurtherthedistributionfeaturesandtheinfluencelawoftemperatureandstrainfieldonthehotringrollingprocesshavebeensimulatedandanalyzed.Theresultsshowthatwiththehotringrollingprocess,theequi

4、valentstrainincreasesstagedandthetemperaturevariateswavily;Themaximumandminimumequivalentstrainappearontheringouter-planeandmid-planerespectively;Atthebeginningoftheforming,thetemperatureofouter-planechangesalot,andwiththerollingprocess,thetemperatureofmid-planetrendstoincre

5、aseandthetemperatureofinner-planealwaysistheminimum;withtheincreaseofinitializationtemperature,rollforcedecreasesobviously,butthevariabletendencyisidentical.Thisresearchwillbeofcertainguideandsignificationforfurtherinvestigatingthemicro-structuralevolutionlawandthequalitycon

6、troloftheringproducts.Keywords:Hotringrolling;Temperaturefiled;Strainfiled;Coupledthermo-mechanical;DEFORM3D1前言环件热辗扩，是利用轧环机上旋转着的型辊对环坯局部连续加压，使环坯在回转过程中产生径基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(50335060)；塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室基金（06-2）作者简介：欧新哲（1981-），男，硕士研究生，西北工业大学542#，029-88460212转806.导师：杨合（1962-），男，

7、教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授；孙志超（1974-），男，副教授，硕士生导师．229向收缩、周向伸长从而直径扩大、壁厚减薄、截面轮廓成形的连续局部回转塑性成形，是无缝环形零件的先进制造技术之一，具有节能、节材、优质、高效、低噪等优点而广泛应用于汽车、航空航[1]天等工业领域。然而，在热辗扩过程中，环件与环境之间存在显著的热交换，同时塑性变形功和摩擦功转化为热能，变形体内的温度场分布与应变场分布相互影响，并影响到环件变形后金属的微观组织和综合机械性能。因此，获得准确的温度场和应变场的分布，是研究环件内部微观组织演变规律，准确预测环件

8、内部质量的关键。目前，许多国内外学者针对环件热辗扩工艺采用试验研究、理论解析、[1-4]数值模拟的方法，分析了环件热辗扩成形的机理、工艺参数对成形的影