变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究-论文.pdf

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1、变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究／罗奕兵等·157·变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究罗奕兵，戴晓元，张健(长沙理工大学汽车与机械工程学院，工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室，长沙410004)摘要采用刚塑性有限元法，研究了变形量对铜包铝复合棒材由圆断面到扁平断面的轧制变形行为的影响，并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：铜包铝棒材平辊轧制的宽展率和延伸率与压下率之间存在较为明显的线性关系；随压下率的增加，宽展指数先增大后减，J、，在压下率为4O时达到最大，为1．9；在后续轧制道次中，扃形断面铜包铝复合材料的压下率对轧制延伸变形

2、的影响比宽展变形更显著；有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性。关键词铜包铝扁线平辊轧制数值模拟中图分类号：TO335．8文献标识码：ANumericalSimulationandExperimentalInvestigationonRollingDeformationStrainofCopperCladdingAluminumFlatWiresLUOYibing，DAIXiaoyuan，ZHANGJian(KeyLaboratoryofLightweightandReliabilityTechnologyforEngineeringVehicle，CollegeofHu

3、nanProvince，SchoolofAutomobileandMechanicEngineering，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410004)AbstractThedeformationofcoppercladdingaluminumcompositerodfromcirclecrosssectiontoflatcrosssectionrollingprocesswasinvestigatedbyrigidplasticfiniteelement．EffectofstrainOnthedeforma

4、tionwasanalyzedcombiningwithexperiments．Theresultsshowthatthereisalinearrelationbetweenthereductionratioandspreadra—tio，SOtheelongationratiois．Spreadexponentfirstlyincreasesandthendecreases3Sreductionratioincreases．Whenreductionratiois40，thespreadexponentis1．9atthemost．Duringthelateralpass

5、esofflatcrosssectioncompo—site，effectofreductionratioonextensionismoresignificantthanspreaddeformation．ReasonableagreementoftheFEMpredictionsandtheexperimentalresultsisobtained．Keywordscoppercladdingaluminum，flatwire，flatrolling，numericalsimulation与纯铜导线相比，铜包铝导线具有密度低、成本低等优包铝扁线尺寸的影响规律，并通过实验对

6、有限元模拟结果进点]，被认为是继铜、铝后的第三种理想导体材料，广泛用行了验证。于同轴电缆、布线、线圈和绕组导线等。若采用低密度的铜1有限元模拟分析包铝扁线用作线圈或绕组导线，既可减轻线圈质量，还可提高线圈的槽满率，减小线圈尺寸。铜包铝复合圆线平辊轧制时压下率e定义为：异形断面金属包覆材料的常用加工方法主要有热挤压￡一丁：×^10uo”(1)法和复合拉拔成形法]。热挤压法只适用于包覆层与芯材金属化学相容较好，且两种材料的屈服强度差较小的式中：h。、h分别为坯料轧前、轧后的厚度(如图1所示)；Ah金属包覆材料的制备。铜与铝的屈服强度比较大，且在高温为道次压下量。下易形成脆性相l

7、_g]，因此，热挤压法难以用于铜包铝复合扁轧件宽展率Ab和延伸率分别定义为：线的制备。而复合拉拔法存在工艺流程长、界面结合强度低△b一×100％(2)等问题，且难以适用于宽厚比大的扁线加工口。D0铜和铝均具有优良的冷成形性能，而平辊轧制是一种高一×1。0(3)效、低成本的制备扁平断面材料的加工方法。因此，采用平to辊轧制法生产铜包铝复合扁线是一种技术可行且成本较低式中：b。、b分别为坯料轧前、轧后的宽度(如图1所示)；z。、的方法。本研究采用刚塑性有限元法对铜包铝复合棒材平z分别为坯料轧前、轧后的长度。辊轧制的流变