工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)研究.pdf

1、等通道轉(zhuǎn)角變形(Equal-channel angular pressing,ECAP)技術(shù)是制取超細(xì)晶或納米結(jié)構(gòu)材料、大幅提升材料性能的一種重要方法。本文以有限元仿真技術(shù)(Deform-3D軟件)為手段,對工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,所開展的研究及取得的創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)研究了摩擦對工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)的影響。重點(diǎn)分析了推擠變形過程及摩擦系數(shù)(μ)的影響、推擠接觸區(qū)形貌與應(yīng)變特征

2、、以及μ對最大擠壓載荷、工件平均有效應(yīng)變及加工單位體積工件產(chǎn)生單位有效應(yīng)變所消耗的能量的影響。結(jié)果表明,與單根工件等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變變形相比,工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變變形的最大擠壓載荷明顯增高。主變形區(qū)應(yīng)變大小幾乎不受影響。在μ=0.5時(shí),工件接觸兩端呈典型剪切變形特征,與單根工件ECAP加工有本質(zhì)不同,工件接觸區(qū)應(yīng)變均勻性最佳,并與工件其他區(qū)域應(yīng)變大小相差很小。當(dāng)μ過大時(shí)推擠式ECAP加工不能進(jìn)行,而當(dāng)μ較低時(shí)可以實(shí)現(xiàn)推擠式ECAP

3、加工,仿真模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合。
　　 (2)研究了工件幾何參數(shù)(工件直徑、工件長度)、工件材料參數(shù)、ECAP模具拐角對工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)的影響。結(jié)果表明最大擠壓載荷隨工件長度增加而大幅提高。工件接觸區(qū)形貌及應(yīng)變大小主要受模具拐角的影響。與單根工件等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)相比,工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變加工的工件應(yīng)變均勻性顯著提高。加工單位體積工件產(chǎn)生單位有效應(yīng)變所消耗的能量主要受材料特性參數(shù)的影響。除此之外,參數(shù)

4、變化導(dǎo)致的其他相關(guān)影響都較小。
　　 (3)研究了多道次(1-4道次)不同擠壓路徑(A、Ba、Bc、C)工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)。結(jié)果表明,隨著道次的增加,最大擠壓載荷在第二道次時(shí)明顯增加,之后基本不變,且受擠壓路徑影響較小,應(yīng)變大小穩(wěn)步增加且受擠壓路徑的影響較小。接觸區(qū)(端部應(yīng)變區(qū))在Bc路徑下其尺寸(體積)最小。4道次后應(yīng)變均勻性以Bc路徑最佳,但是應(yīng)變均勻性總體上都隨擠壓道次的增加而降低。
　　 (4)研究

5、了大型工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變技術(shù)及模具受力。結(jié)果表明,載荷變化規(guī)律,應(yīng)變規(guī)律與小型ECAP極為類似。擠壓壓頭最大應(yīng)力出現(xiàn)在壓頭與工件接觸部分外側(cè),其值為原始工件材料變形應(yīng)力的10.7倍。凹模的最大應(yīng)力分布在壓頭與推擠工件接觸部分周圍,其值為原始工件材料變形應(yīng)力的6.43倍。
　　 (5)研究了工件間推擠式等通道轉(zhuǎn)角大應(yīng)變形變40Cr鋼的組織、拉伸性能與位錯(cuò)強(qiáng)化及退火的影響。結(jié)果表明,室溫工件間推擠式ECAP加工是細(xì)化組織,