镍基管材热挤压中玻璃润滑机理的数值模拟研究

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1、万方数据上半月出版c％tiIlg·Fo昭ing·weld崦《金属铸锻焊技术镍基管材热挤压中玻璃润滑机理的数值模拟研究孙海伟，范永革，易勇(西南科技大学材料科学与工程学院．四川绵阳621010)摘要：模拟摩擦效应对镍基台金管材热挤压的不良影响，着重从挤压力方面讨论了挤压过程的可行性。研究表明：钢坯两侧润滑系数，在002～003，玻璃垫处在ool附近．金属匀速流动，径向应力应变分布坶匀；当，>005时，会造成挤压曲线震荡，不利于热挤压的进行。关键词：数值模拟：热挤压：玻璃垫中图分类号：TG3762文献标识码：A文章编号：1001．3814(2011)17．01

2、27_03N啪ericalSimulati仰StlldyofNi—ba鼬dPipeinHotExtrusionforGla鹤Iub—cationT讧echanismSUNHai·wei，FANYong·ge，YIYong(c。f如萨矿肘me晓fSck，Ice唧dEn鲥肿en4吕岛眦^we“队㈣￡‘y0，＆如肼e帆d死c^肿蛔肼№y帆g6210ln矾j删Abs岫ct：Thebadinnuenceof衔c石ononhotex劬sionofNi_basedalloypipewassimulatednehsibil时ofex仃1Isi明pmcesswassedou

3、slydiscussedfbmexnusionpressureaspectsTheresulbshowmatwhenthelubdcanoncoe伍c咖t，isbet、Ⅳeen002卸d003atbⅢersbotllsidesandisnear001aIglasspad，themetalnowsuni向兀nlyarIdtheradials仃cssallds仃aindis仃ibuteunif0皿ly；whentlIe，isbi鹊ert11柚005，theex呻sioncurveshocks，aIIditisnotconducivetocarryonbotex

4、廿usionKqwords：n啪e^calsimula60n；hotex仃IIsion；glasspad20世纪40年代始，国外开始对钢的玻璃润滑热挤压进行探索⋯，到目前。热挤压工艺已成为生产不锈钢、耐热钢等高合金钢、特种钢管材和异型管材的重要方法。但是。国内这方面一直发展缓慢，其主要原因在于玻璃润滑剂机理【2l研究尚不明朗。学术界对塑性加工数值模拟的摩擦问题进行过许多研究IⅧ．解决挤压过程中的摩擦与润滑问题．已成为工艺成败的关键。随着高精技术的发展．航空、核电等方面对零件的使用性能和可靠性要求愈来愈高，镍合金的应用被提上日程。IIlconel690是以N

5、i．Cr为主要成分的镍基合金，其中抗氧化Cr的含量大约为30％，其良好的抗腐蚀性、耐热性和高强度等被用作核蒸汽发生器传热管材料和高强无缝钢管等领域”⋯。本文针对高温粘流玻璃对热挤压的影响。借助于有限元软件．着重计算摩擦对挤压力的副作用，具体分析了润滑特性在管材热挤压中的作用，对优化1二艺、预测缺陷、提高模具寿命等至关重要。收稿日期：20ll-01—05作者简介：孙海伟(1984一)，男．山东人，硕士．主要从事金属热挤压研究；电话：13550830650；E-maIl：Jld骶uIlll撕wci@163com1润滑效应对热挤压影响研究1．1有限元模型的建立6

6、90合金是一种综合性能优良的单相奥氏体镍基耐蚀合金．主要由铁、铬、镍三种成分组成。采用吕亚臣等⋯】的研究结果作为本文模拟的材料模型。考虑到管材挤压为轴对称特性．采用二元对称部分有限元模拟计算，结果更为准确(如图1)。结合热挤压参数，对玻璃润滑机理进行计算分析。图1钢管热挤压有限元几何模型F塘．1Finiteelementg∞me仃icmodeIforhotex廿Lbionofsteelpipe1．2玻璃垫润滑效应挤压垫处的挤压力A曲线为挤压机输入的外载力。图2显示，在热挤压中，挤压垫推进到40mm时．出现最大外载17．1MN．随后．钢坯内部受到温度、动态再

7、结晶影响最终趋于稳定挤压力132MN，行程至530InrIl时受受压余量影响，挤压力抬升。A、B曲线走向相似，但A曲线的挤压力明显高于B，A《热加工工艺》2011年第40卷第17期万方数据金属铸锻焊技术lcasting·F叩豇g·welding2011年9月曲线受到材料参数、温度、速度、润滑参数等因素的影响。同时A曲线制约B。在整个热挤压过程中，外载曲线走向很大程度上反映热挤压情况，放置到凹摸上的玻璃垫，此处的轴向压力达到14．8心。摩擦效应影响显著。挤压曲线的起伏对制品质量影响很大．一般跨过峰值后，挤压力保持稳定值左右，可获得良好制品质量。尤其是对大挤压

8、比而言。曲线的平滑很大程度受到润滑影响。B处润滑的好坏直接关系热挤