铜扁线连续挤压成形过程数值模拟.pdfVIP

第58卷第2期 有 色金 属 V01．58．No．2 2006年5月 NonferrousMetas Mav2006 铜扁线连续挤压成形过程的数值模拟 牛玉英，陈 莉，宋宝韫 11 (大连交通大学材料科学与工程分院，大连 6028) 摘 要：采用DEFORM软件。模拟铜扁线的连续挤压成形过程，建立铜扁线连续挤压的刚粘塑性有限元模型，揭示金属的变 形规律和优化工模具结构。获得有关变形网格、速度场、温度场、等效应力及扭矩．行程曲线等完整信息。比较不同结构模具的铜 扁线成形表明。Ⅱ型腔体和模具所需的扭矩比I型的大，与生产实践基本一致。模拟结果对模具结构改进和优化具有指导作用。 关键词：材料合成与加工工艺；铜扁线；有限元；连续挤压；DEFORM 中图分类号：TG379；TGl46．11；TP391．9文献标识码：A 文章编号：1001—0211(2006)02—0029—05 随着现代制造业的高速发展，对塑性成形工艺 铜扁线广泛用于变压器、大型电动机和发电机 分析和模具设计方面提出了更高的要求。若模具设 的绕组，长期以来我国一直以上引铜为坯料采用“拉 计不合理或材料选择不当，则会造成产品达不到质 拔一退火”的工艺生产，用该方法生产的铜扁线会产 量要求，造成大量的次品和废品。为了防止缺陷的 生一些自身难以克服的产品质量缺陷。研究证明， 产生，以提高产品质量，降低产品成本，国内外许多 用连续挤压方法生产的铜扁线与传统的“轧制．拉拔 大企业和研究机构及大专院校对塑性成形件的性 一退火”工艺相比具有极大的优越性∞】。 能、成形过程中的应力应变分布及变化规律进行了 由于铜及铜合金变形温度高、变形抗力大、高温 大量的理论分析、实验研究与数值计算，力图发现各 氧化性强，铜扁线连续挤压技术在塑性变形机理、工 种制件、产品成形工艺所遵循的共同规律【1J。 艺参数及模具结构等方面存在许多技术难点。为了 一般来说。产品研究与开发的目标之一就是确 进一步提高挤压产品性能，延长模具的使用寿命，采 定生产高质量产品的优化准则，而不同的产品要求 用DEFORM软件对铜扁线连续挤压成形过程进行 不同的优化准则，建立适当的优化准则需要对产品 数值模拟，分析变形区金属的流动规律和应力场、应 制造过程的全面了解。如果不掌握诸如摩擦条件、 变场、温度场等的分布情况，从而为改进成形工具的 材料性能、工件几何形状、成形力等工艺参数对成形 结构和优化奠定基础。 过程的影响，就不可能正确地设计模具和选择加工 1 有限元模型的建立 设备，更无法预测和防止缺陷的生成。在传统工艺 分析和模具设计中，主要还是依靠工程类比和设计 连续挤压生产铜扁线的原理如图1所示HJ。以 经验，经过反复试模修模，调整工艺参数以期望消除 成形过程中的产品缺陷如失稳起皱、充填不满、局部 的成形过程为例，截面形状如图2所示，对金属流动 破裂等。仅仅依靠传统的经验工艺分析和模具设计 整个过程进行模拟，从而得到金属的流动规律。 方法已无法满足高速发展的现代金属加工工业的要 模拟以刚塑性／N粘塑性有限元理论为基础，采 求。因此，现代金属成形工艺分析过程中，建立适当 用专门用于分析金属成形及相关各种成形工艺的 的“过程模拟”非常重要。随着计算机技术的发展， DEFORM软件进行求解和后处理的图形显示平台。 数值模拟在金属成形过程中