圆形等通道转角挤压过程三维数值模拟

包 立，丁 桦，梅瑞斌

（1.东北大学 秦皇岛分校,河北 秦皇岛 066004；2.东北大学 材料与冶金学院,辽宁 沈阳 110819）

圆形等通道转角挤压过程三维数值模拟

包 立1，丁 桦2，梅瑞斌1

（1.东北大学 秦皇岛分校,河北 秦皇岛 066004；2.东北大学 材料与冶金学院,辽宁 沈阳 110819）

基于网格重划分技术，采用有限元软件Marc对等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）进行数值模拟，得到了模具转角φ＝90°、ψ＝0°以及不同摩擦条件下圆形试样ECAP变形过程的网格、载荷变化以及等效应变分布规律。结果表明：由于剪切变形和外摩擦作用，底部网格产生畸变，出口端部形成半球形；圆形ECAP过程经历开始变形、稳定变形和终了三个阶段，在开始变形阶段载荷急剧增加，进入稳定阶段后变化平稳，但由于摩擦和加工硬化作用载荷继续增加；与无摩擦情况相比，摩擦的存在增加了试样与模具接触的接触面积、载荷值以及变形的不均匀性。此外，试样中心较表面变形更均匀，而中间截面相比头尾变形较为均匀。

机械制造；ECAP；圆型等通道；数值模拟

1 引言

20世纪80年代，前苏联学者Segal等[1]在研究钢的变形织构和微观组织时提出了等通道转角挤压技术（Equal Channel angular pressing,ECAP），该技术以纯剪切的方式实现强烈的塑性变形，在材料内部累积相当大的总应变量[2][3]，从而使材料组织细化到亚微米甚至纳米数量级，且得到的是致密、无污染的块体超细晶材料。近年来国内外众多学者针对挤压道次[4]、模具几何形状[5]、挤压速度[6]、变形温度[7]等工艺参数对ECAP变形过程和晶粒细化进行了大量实验研究，并取得了重要成果。……