Cu-Ni-Fe合金熱變形行為及其空心錠“鐓粗-穿孔”擠壓管材數(shù)值模擬.pdf

1、Cu-Ni-Fe合金管是制造冷凝器的關(guān)鍵材料，其主要采用熱擠壓方法進(jìn)行生產(chǎn)，而在加工過程中因缺乏對材料流變特性的系統(tǒng)實驗研究，熱變形工藝和工模具通常是根據(jù)經(jīng)驗擬制和設(shè)計的，存在較大的盲目性；同時擠出管材產(chǎn)品常有缺陷，而生產(chǎn)過程的缺陷則更是無法直觀地觀察與考察，不利于對缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。本文采用物理模擬方法對Cu-Ni-Fe合金的熱變形行為進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并采用有限體積法(FVM)對Cu-Ni-Fe合金空心錠擠壓管材過程進(jìn)行數(shù)值模擬研

2、究。 通過Gleeble 1500熱模擬實驗得到了BFe10-1-1和BFe30-1-1銅合會流變應(yīng)力曲線。分析表明，在同一應(yīng)變速率下，隨變形溫度的升高，真應(yīng)力水平明顯下降；在同一變形溫度下，隨應(yīng)變速率增加，真應(yīng)力升高；在低溫和低應(yīng)變速率的變形條件下表現(xiàn)出硬化現(xiàn)象；在高溫和高應(yīng)變速率的情況下，合金應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)波浪形，合金發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，且隨著應(yīng)變速率的提高，動態(tài)再結(jié)晶軟化現(xiàn)象更為明顯；建立了包含Arrhenius項z參數(shù)的描

3、述BFe10-1-1和BFe30-1-1銅合會熱變形時的流變方程；在熱壓縮過程中溫升較為明顯，高應(yīng)變速率下短時內(nèi)溫升最高可達(dá)到27℃，有利于動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生；組織分析表明，隨著變形溫度的提高，變形程度的增加，動態(tài)再結(jié)晶程度提高；在相同的應(yīng)變速率和變形溫度下，隨著變形程度的增加，退火態(tài)晶粒變得細(xì)小，這有助于生產(chǎn)中后續(xù)工序的進(jìn)行。 采用空心錠“鐓粗-穿孔”擠壓管材是在傳統(tǒng)的采用實心錠穿孔擠壓管材工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合空心錠管材擠壓的優(yōu)點

4、提出來的，可以達(dá)到提高材料利用率、增加管材長度，減小擠壓力，節(jié)約能源的目的。但在實際生產(chǎn)過程中，采用該方法時容易出現(xiàn)央雜、分層、偏心等缺陷。本文結(jié)合生產(chǎn)實際，在MSC.SuperForge軟件平臺上，采用分步計算的方法，對BFe10-1-1銅合金的空心錠“鐓粗-穿孔”擠壓管材過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，采用空心錠進(jìn)行“鐓粗-穿孔”擠壓銅合金管材數(shù)值模擬，獲得了管材擠壓過程中的金屬流動規(guī)律及其應(yīng)力場、應(yīng)變場和溫度場；得到了空心錠內(nèi)孔壁在擠壓過