文摘
提出了一种新的变形过程的理论研究结合阶段equal-channel角挤压(ECAP)和“Linex”计划。正确的有限元建模的过程,技术对输送机的计算顺序输入链接。分析金属加工的效率,应力-应变状态的主要参数是:等效应变、等效应力、平均静水压力,以及变形力的主要元素结合过程:滑轮,矩阵,输送机的链接。分析产生的变形力,压在一个矩阵的阶段和压缩的链板输送机分别考虑。方程确定驱动皮带轮上的力,ECA矩阵,和链式元素链接。比较值显示的力值的计算和模拟有高水平的收敛。在所有三个考虑细节,差值不超过10%。变分模型可以确定最优值的主要技术和几何参数的过程。
1。介绍
在过去的三十年里,大量的金属成形方法已经开发和研究,允许获得空白ultrafine-grained结构。这些方法都是基于各种方案的剪切或交变压力。流程代表同时剪切和交变压力的组合是一个单独的类别。所有这些过程能够实现一种特殊类型的压力治疗,被称为“严重塑性变形”。
高压扭转是一个最古老的方法获取大部分ultrafine-grained和纳米样品1- - - - - -3]。这种方法获得的样品盘的形状。样品夹穿孔和卡尺和压缩压力应用几个绩点。卡尺旋转时,表面摩擦力量导致样本根据剪切变形模式。大部分的材料变形下quasi-hydrostatic压缩应用压力和压力的作用下样品的外层。因此,尽管高度的应变,可变形的样品不崩溃。在这种情况下,样品的变形有径向不均匀性,可以减少大量的革命。使用扭力在高压下各种材料的方法,可以获得结构的晶粒尺寸20海里。然而,使用高压扭转作为工业方法的前景有重大缺点由于小尺寸工件的加工和低电阻由于高负载的工具。这一事实严重缩小这个方法实际上限制了它的实际应用实验室条件。
equal-channel角挤压(ECAP)的方法是没有这些缺点和允许您获取样本的正方形或者矩形截面均匀ultrafine-grained结构的晶粒尺寸100 - 200海里,不需要复杂的设备。方法包括在推动工件通过角信道矩阵的方案,并实现了一个简单的转变。ECAP及其各种变化的技术被认为是在4- - - - - -7]。在努力建立的新的方向,概述了等径角挤压法处理材料。ECAP力学实验和理论建模,与研究相关的应力应变状态,接触压力、摩擦条件,使人们有可能从各种设计工具获取大型空白金属,如铜、钛、钨、铝、以及各种合金基于他们(8- - - - - -11]。
除了考虑社民党过程,可以获得小型空白,积极发展严重的塑性变形过程,可以处理大量的空白。这些方法都是基于剪切和交变压力的加剧在锻造过程中(12- - - - - -16]。因此,初始坯料锭的形式获得高水平的处理,导致整个截面强化研磨谷物。和使用新的变形工具设计由于密集的剪切应变可以减少能源消耗相比,使用经典的平的前锋。
尽管严重塑性变形的过程是一个有效的方法磨金属结构(17- - - - - -21),大多数这些方法仍然只在实验室条件下使用。这些技术的主要缺点是缺乏连续性或无法过程长的工件。已经试图绕过这些限制通过开发过程相结合,在两个或两个以上的离散过程相结合(22- - - - - -26]。这些方法已经证明自己的金属加工的效率和变形的生产力。因此,新组合变形的发展过程是金属成形的最有前途的领域之一。
在工作(27),新概念的结合提出了金属成形过程,其中一个是“ECAP-Linex”结合过程(图1)。此方法适用于持续紧迫的有色金属和合金,其主要区别古典Linex过程将变形的可能性没有显著改变工件的初始尺寸。
变形在这个设备进行如下。工件喂养设备,移动手拉葫芦抓取工件的渠道,推动通过固定的矩阵。每个链扣人心弦的包块有两个滑轮,其中一个是闲置,另一种是由一个电动马达驱动的。因此,链扣人心弦的块设置在运动。创建水平形成链式扣人心弦的块沿工件由于其运动和固定锁块执行夹紧作用。
最重要的阶段之前任何变形过程的实际实现开发是它的理论研究,通常进行的初步评估新兴能源参数。通过调整它们的值,可以实现条件稳定的变形过程,即。,such conditions under which the deformation will occur without forced stops caused by the jamming of the workpiece in the tool.
这项工作的目的是一个新的变形的有限元建模方案“ECAP-Linex”评估的参数应力-应变状态和各种工艺条件下的变形力。
2。方法论ECAP-Linex模型构建的过程
建模时变形过程的有限元方法(FEM),研究人员有更多的机会学习过程的参数。特别是,就可以研究各种参数在任何时候工件和工具,分析它们的值超过允许的范围,这使得它可以评估各种缺陷的可能性在工件或变形工具的破损的概率。还可以进行变分模型,即。,constructing a series of identical models in which one or more parameters change. After evaluating the emerging parameters of the stress–strain state and the deformation force, it is possible to determine the most optimal geometric and technological parameters of the process.
模拟的金属输送机,找到生成的力链输送机,有必要详细考虑工件的地方接收压缩。在这里,沿着锁定块链运动的两个合理的方案是possible-angular和径向(图2)。
(一)
(b)
最优的选择是径向的设计,因为在这种情况下,不会有更低的角落的接触区工件和工具。当链元素沿着固定锁元素,他们打了一个角,和夹子将工件表面的形式,在径向版本中,这样的夹子将极少或完全缺席,这取决于链链接元素的宽度。同时,应该注意的是,在这两种情况下,曲线边界变形区长度是相称的,其长度的差异大约是0.5%。因此,为了计算方便,可以采取滚动式的形状的变形区形状形成的卷。
创建这个过程的有限元模型时,必须正确设置变形的速度参数元素。根据Linex过程的原则(28),收到旋转滑轮运动链元素,当传递固定块的轮廓,他们抓取工件,压缩它,把它通过矩阵的渠道。自从线速度链元素的链接就等于线速度表面的旋转滑轮,是最合适的模拟链的运动元素,如下所示。创建旋转滑轮的曲率半径固定块(绿区图2 (b))。在出口处轮旋转,垂直轴的形状矩阵的元素位于(图3)。上的矩阵,对应的水平线点滑轮半径水平越低,单一顺序创建链接(链接的长度应该是小的,对于一个给定的滑轮半径50毫米,它采用5毫米)。中给出的链接是运动的线速度。考虑到选择转速的滑轮15 rpm (1.57 rad / s)和50毫米的半径,链接的线性速度将78.5毫米/秒。
以下几何和工艺参数被用来创建ECAP-Linex过程的基本模型:
:工件高度,mm;
:工件宽度,mm;
:第一个通道的长度矩阵,mm;
:第二通道的长度矩阵,mm;
:第三通道长度矩阵,mm;
:在变形区摩擦系数;
:摩擦系数矩阵;
:可以作为金属抵抗塑性变形(屈服强度),MPa;
φ:交叉矩阵通道角,度。
以下值被接受: , , , , , , , , , , °。
提高计算速度,决定使用水平对称,即, 工件的厚度的建模。根据这种情况,最初的空白9毫米的宽度,高度为6.5毫米,长度为75毫米。工件体积分为45000有限元素体积差异因素,即。最大的元素按体积比最小的三倍。
3所示。结果与讨论
3.1。形式变化和应力应变状态分析
发现收益稳定过程与上述参数(图4)。
同时,刻意制造的0.5毫米的差距之间的链接来评估可能的泄漏金属进去的时候压缩在两通道的通道关节。在这种情况下,没有金属流入缝隙的迹象被发现。这是一个不同的结果与通常的ECAP过程的运动学正在考虑在这个矩阵。金属打任何关节时,工件的经历从矩阵和反压力开始解压,填满整个空间矩阵的通道(图5(一个))。在第一个路口,当从第一频道进入到第二倾斜,一个相同的模式形状变化是观察到的过程。然而,在第二个关节ECAP-Linex过程中,金属收到额外的推力份额从耦合的链接。因此,由于紧张,关节角不填(图5 (b))。
(一)
(b)
空白组1毫米时,小金属大量高度0.2 - -0.4毫米的形成(图6)。因此,建议不超过0.5毫米的间隙尺寸。
分析应力应变状态,选择以下参数:等效应变、等效应力、平均静水压力。前两个参数显示应力应变发展的强度,和经典的金属成形方法,这通常是足够了。然而,ECAP-Linex可以归因于一群组合过程,工件在哪里第一次轧制变形区中的驱动滑轮,然后按细分矩阵,同时撤出它的链条元素链接。这表明一个相当复杂的变形方案,所以这也将是明智的考虑静水压力平均,这显示了拉伸和压缩应力的值。
以上三个参数应变和应力的主要组件包括在以下表格: 在哪里 , ,和是主要的菌株; , ,和是主要的压力。
它可以看到从方程(1)- (3),等效应变和压力总是采取积极的价值,因为它们是根表达式。平均静水压力可以是积极的还是消极的,根据应力张量的主要组件的值。
在开始分析之前,有必要确定的阶段过程的应力应变状态参数将被研究。最合理的解决方案将是舞台上矩阵的反压力的最大值。这将允许评估不仅所有参数的数值,而且在这些条件下变形过程的可能性。因此,变形的最后阶段被选作分析,当工件位于所有矩阵的三个频道,传出的前端。
考虑等效应变(图7),它可以指出,这种变形方案,工件接收应变增加三个阶段:当压缩通过滑轮,当两个关节的矩阵。在分析等效应力的分布时,看起来,这个过程不能稳定,由于矩阵中的应力水平超过应力变形的滑轮的中心和程度的价值。然而,这里有必要考虑这些强调行为的横截面积大17%的变形带滑轮。因此,创建一个层次的力量超过了矩阵的反压力。在分析一般的静水压力时,有必要强行设置规模,这样有一个零标志。这将使它容易区分拉伸和压缩区域的配色方案。从图7 (b),它可以指出,整个体积的工件处于压缩状态。单独的拉伸区域上形成外斜的脸,这是把工件的结果矩阵的链接。这个因素导致不完整的填充金属(图的第二个关节5 (b))。
(一)
(b)
(c)
数值评估这些参数时,建议使用“跟踪点”工具,它允许您获得的所有参数值同时当给定的工件通过所有变形区。在这种情况下,一个有效的方式将同时评估参数对工件的表面,在中央部分,这将使它可以评估的一致性水平的分布参数。
满足这些条件,两个点都选择了工件表面的第一和第二中央部分。这两点有相同的坐标X- - -Y-axes-15 mm前端的工件和中间的宽度,和不同仅在于他们在垂直位置Z飞机(图8)。
图9显示了图后的等效应变积累。一般来说,它可以分为四个部分:我的压缩部分驱动滑轮;第二节滑轮之间的变形区和第一频道联合矩阵,特征矩阵的输入通道;第三部分两通道之间的关节的矩阵,矩阵的特征倾向通道;第四部分在第二频道联合矩阵和输出,输出通道的特征矩阵。同时,水平应变积累的差异以及工件的厚度是清晰可见。在第一个区域,由于预付款的发展变形区,不同的是20%左右。在第二区,这种差异不变,这表明,在这一节中,影响接触的工件的链接链板输送机是极其insignificant-due直线运动在第一频道,减压因素完全缺席。
在第三区域,经过第一个路口的频道,应变水平的差异开始大幅增长。这是由于这样的事实,通过连接通道时,金属首先完全填充矩阵的空腔,然后开始解压缩在垂直方向,导致紧缩与输送机链接。因此,由于增加附着力,表面应变层接收到一个更高的水平。在中心层,通过连接通道后,应变水平保持在恒定水平。在第四区,第三区应变发展是相同的。结果,一个变形周期后,应变0.9在中央区域,发展,从表面上看,应变水平约为1.34,上涨49%。
分析等效应力(图的图10),它可以在第一个区域,指出,在滑轮,压缩应力发展的工件的高度降低变形区。同时,应力值的差异以及工件的厚度很小,大约是12% (90 MPa表面和80 MPa的中心)。在第二部分中,有一个下降的压力平均25 MPa-since没有应变发展,压力不仅来自金属的摩擦的直线墙矩阵。因此,该区域的应力水平是几乎相同的工件的厚度。
在第三区域,通过连接通道时,应力值大幅增加在整个工件厚度105 MPa。后,同时克服联合区(图上的短的蓝色边框),表面的压力水平就高于中心(118 MPa表面和105 MPa的中心),这是由于金属的附着力增加输送机链接。在第四区,这个效果是重复,强调增加当第二个关节经过120 MPa,均衡的退出它的面积。此外,压力保持在同一水平,由于输出通道,像第一个输入通道,有直线结构,这里的压力不仅来自摩擦对矩阵的墙壁和输送机链接。然而,由于粘附水平越高,这里的压力水平要高得多比在第二区。
当考虑静水压力平均的图像(图发展11),发现在第一区域,压应力发展(大约在中心层 ),虽然表面张应力的第一件事当捕获金属(约25 MPa),然后在稳定轧制过程中,有抗压应力达到−75 MPa。门口矩阵(二区)的边界,拉伸应力发生大幅跳从表面上看,这是免费的结果扩大在滚动滑轮形状像一个平滑的桶。由于这种效应,工件的宽度是故意比矩阵通道的宽度小。然而,矩阵腔填充宽度后,压力降低的水平 ,这表明压缩的状态在整个第二区。同时,这里的应力水平较低,因为,正如已经建立,没有应变发展,压力不仅来自金属的摩擦对矩阵的直线墙。
传递的第一连接通道时,水平压应力沿整个工件厚度增加到−40 MPa,朝着一个斜通道时,压力沿厚度变化的本质。拉伸应力高达60 MPa长在工件的表面的粘附金属输送机链接和相应的强迫运动。在中央层沿整个长度的通道,相对于压应力水平的增加−95 MPa。预成型的结果被压平,这种效应在传统渠道和ECAP矩阵,这种压力将工件的整个部分。然而,由于移动输送机存在的链接,有不同的运动学运动工件表面,导致拉伸应力的增加。经过的第二个结通道时,压应力的增加再次发生-112 MPa,进入直线输出通道后,沿横截面应力水平几乎相等,减少到-10 MPa的中心和15 MPa表面上。在这里,拉应力对表面略超过中间的压应力,因为减压后一个通道,相对于金属工件的附着力增加水平移动链接的输送机。
3.2。分析变形力
在“ECAP-Linex”过程中,变形的关键元素是一个equal-channel角矩阵与平行通道。链式输送机执行双重角色。首先,他们推动工件沿着通道矩阵将粘附在工件。其次,他们一些压缩变形工件的高度,由于活跃的摩擦力的主要水平发展,导致工件的进步通过矩阵的渠道。
因此,对于稳定变形过程的课程方案,需要符合的条件: 在哪里的力是由链板输送机;是创造的反压力力矩阵。
让我们考虑每一个单独的努力。找到创造的反压力力矩阵,建议使用这个矩阵中的压力方程,获得在[29日]: 在这里,作者的29日]使假设输入和输出通道具有相同的长度。如果不满足此条件,方程(5)的形式:
这个方程描述工件时发生的理论最大的力量在所有三个通道的矩阵。在紧迫的现实条件,它永远是小因为拳动作时,金属的体积在第一频道将不断减少。
在“ECAP-Linex”过程被开发,只有花元素形成一个通道将会出现在这个矩阵的设计。没有侧墙,因为他们的角色是由链板输送机的元素。因此,方程(6)与花的元素矩阵的形式:
在这种情况下,变形区可以表示如下(图12)。
力的总和在变形区是由方程: 在哪里压缩后的工件宽度,平均宽度;平均切向和正常压力;R是锁块的曲率半径(类似于辊半径);θ是当前角;α是捕捉角; , 角度描述提前和滞后区,分别。
积分方程(8)考虑的假设 :
在这个方程取代后: , , , , ,方程(9)的形式: 在哪里在变形区摩擦系数。
最后形式的方程:
它可以看到从方程(11),在相同几何条件下的变形区,压力的大小取决于角度的值和 ,这取决于反压力的大小由矩阵。在相同的压缩角α,将会有不同区域的发展,滞后,每次和附着力。因此,使用方程(11),有必要找到这些角的值。
力的平衡方程和力矩作用在对称变形带在轧制前的支持,由于额外的形状变化出现在背后的矩阵安装卷,有形式: 在哪里背压压力;ψ的系数是肩膀的位置合成金属辊的压力;α,γ是捕捉角和角描述推进区域的长度。
考虑的假设 :
积分方程(14)和替换 , , , , ,转换后,确定角度描述依赖的程度粘连区域将会是:
更换后 и ,方程(17)转换形式:
集成和转换后的方程(15):
得到的表达式转换为一个二次方程通过执行替换类似用于求解方程(14):
一个二次方程的根的(19)将角度描述的长度推进区域:
找到这个角度描述推进区根据方程(19),有必要首先确定系数的肩膀位置合成ψ。要做到这一点,考虑的条件方程(19)是有道理的:
假设值 是指定的限制:在中间的一部分
知道角的大小特征的程度和粘连区域,角度描述的滞后区可以找到条件:
然而,在这种组合过程中,有用的力量推动工件通过矩阵的渠道表达不仅由方程(11)。在这里,除了压缩力,还会有一个力链上的工件的摩擦元素链接,因为他们的运动是在同一个方向运动的工件。
因此,最大可能输送时产生的力矩阵的工件完全填满所有渠道:
的力量推进的工件通过一个链接链元素就等于: 在哪里是一个链接链元素的长度。
试验与仿真数据进行了计算。当进入算法到Microsoft Excel和不同的价值通道结角矩阵从90°- 180°,取得了以下数据(图13)。
计算模型后,以下图表滑轮矩阵和链元素链接(图得到14)。
(一)
(b)
(c)
表1显示的力值通过计算方程和模拟。比较值显示高收敛在所有三个案例。
3.3。变分模型
3.3.1。变分模型的初始数据
在分析基本模型,任务确定技术和几何参数的影响过程的应力应变状态和变形力。为此,有必要改变一个几何或工艺参数基本模型和跟踪应力-应变状态参数和变形力的变化。基于分析结果,可以确定最优的参数值。
在变分模型的初始阶段,它是必要的,以确定的参数是不同的。它是最明智的选择这些参数,可以很容易地改变在现实实验室或生产条件。从几何参数变化的角度是最明智的通道连接,这将需要安装的新花块不改变输送机的设计。轮的半径变化是非理性的,因为在这种情况下,有必要制造新的链元素。也可以改变矩阵通道的长度。从工艺参数,可以改变工件温度、旋转速度的滑轮,和链的运动元素,以及摩擦系数矩阵和输送机。
下一阶段,需要确定的参数变化的间隔。变量参数的值应该可以实现的现实条件。同时,如果有可能在两个方向上变化,有必要改变初始值相同的值。因此,选择参数值如下:
——频道结角:125°和155°。
——矩阵通道的长度:每个通道增加了10毫米(减少初始值是非理性的,因为这将影响强度的工具)。
-工件温度:100°C(加热温度的进一步提高将是非理性的,因为这将导致再结晶的开始(30.])。
——链元素的速度直接取决于滑轮的旋转速度。因此,5 rpm和25 rpm的值被选中。因此,链元素的速度设置为26.1毫米/秒和130.8毫米/秒。
- - -摩擦系数矩阵和输送机的基本模型已经临界值,所以他们只能在一个方向上发生了变化。因此,以下值:0.15 0.5矩阵和输送机。
在分析这些模型时,例不稳定变形中确定一些模型、条件出现时,在某一阶段,工件停止移动的矩阵也由于低水平的主动轮变形区的摩擦部队,或者,相反,由于过高反压力水平矩阵。在任何情况下,这些模型应考虑失败,和实施的条件应该被认为是消极的。这些模型包括模型修改摩擦系数这两种情况下,挤满了工件在第一个关节的通道。在此基础上,可以得出结论,这两个参数是至关重要的稳定流动ECAP-Linex过程相结合,和选择的值的滑轮上的摩擦系数0.7和0.05的矩阵可以被认为是最优的。此外,一个不成功的案例的模型增加长度第二斜频道这种情况下,工件的干扰发生在第二个结的通道。因此,20毫米的第二通道的长度不应增加。
除了不成功的模型,它应该分别指出模型中没有明显的应力-应变变化状态或参数改变时变形力都被记录下来。这些模型与输入和输出通道长度增加。这样一个“中性”的结果是很可以理解的,因为这些频道有一个直线方向。输入通道,背压的程度很小,因为只有摩擦力对矩阵墙行为。在输出通道,反压力的水平大幅增加由于矩阵的设计,但在这个过程相结合,这几乎是全军覆没的移动输送机的链接,从而导致不完整的第二个关节(参见图的填充5(b))。其余条件导致增加或减少参数的应力-应变状态或变形力,所以相应的模型被认为是在细节。
3.3.2。模型修改频道结角的矩阵
图15显示了使用矩阵时等效应变积累的图与不同的通道连接的角度。
(一)
(b)
比较这些图表,我们可以说关节角的值矩阵的显著影响的等效应变水平。在前两个阶段,压力水平几乎相同的两个点(在0.3到-0.35之间,在基本模型)。当矩阵的第一个关节,金属收到不同程度的剪切应变,在第二个关节,这种效果是重复。在一个矩阵的角度125°,表面的应变水平达到2.6和1.1的中心,即。在厚度应变的值的差异达到236%。这表明,在这种情况下,有一个重要的梯度各向异性截面(各向异性的程度是基本模型的3.3倍)。在一个矩阵的角度155°,表面的应变水平达到0.7和0.65的中心,即。,the difference in the values of strain in thickness is only 7%, in this case, there is a fairly uniform distribution of strain over the cross section.
应该注意的是,在一个矩阵的角度155°,这个小阶段差异仍然存在,而在一个矩阵的角度125°,表面的应变增长持续(由于剪切应变与输送机关节和由于耦合链接),中央层接收压力只有在共同区域,通道后,变形的程度不会改变。唯一的例外是第三阶段,经过第一个关节,应变水平持续增长,尽管不如联合强烈。这是由于增加的减压和随后的粘连这种情况下,这种效应延伸到整个工件的一部分。在一个矩阵的角度155°,应变的增长传递矩阵的关节后在表面的中心和缺席。这意味着,在这种情况下,水平应变只取决于剪切应变,链接和粘连的程度是非常小的,由于低水平的金属压缩。
在分析等效应力图形(图16)和基本模型与之相比较,一般的相似性可以指出在所有阶段。在第三阶段的关键区别是观察到的,一个小压力下降发生在基本模型中,从而增加显著的矩阵的角度155°。在等效应变的情况下,这个效果是减少的结果与式模型耦合的水平角度125°,明显高于耦合的基本模型,这种效果是缺席。同时,应该注意的是,降低耦合程度影响整个压力得到模型的角度155°,矩阵的最大等效应力水平是低于其他两个10 - 12%。
(一)
(b)
在分析平均静水压力(图的图表17),与基本模型进行比较,发现前两个阶段是几乎相同的。在第三阶段,模型一个角为125°,同样的效果观察,在基本model-tensile压力达到105 MPa行为从表面上看,和压应力达到−115 MPa法在中央区域。模型中的一个角为155°,由于减少了耦合与输送机,平均的水平静水压力沿工件的厚度几乎是相同的。此外,压力水平低得多here-compressive压力达到−56 MPa,而最大拉应力达到只有18 MPa。
(一)
(b)
部队轮产生的矩阵的值和输送机链接也认为(图18)。表2显示的值通过计算和建模。在基本模型,显示高收敛的比较值。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
也有一个明确的依赖的误差水平输送机链接的角度值。这是事实的结果力计算公式没有考虑可能的减压,发现金属时的最大可能的力量完全填满所有蛀牙和关节的角落。在现实条件下,与角度的增加,减压的程度减少,导致力和减少误差的增加。
3.3.3。模型工件温度升高
当加热铝合金6061 - 100°C,其屈服强度略有降低到约55 MPa。图19显示了应力-应变状态的图形参数在使用工件温度升高。
(一)
(b)
(c)
分析应力-应变状态参数的图形在这个模型表明,工件温度的增加会导致减少金属的附着力水平输送机,是反映在轻微下降,等效应变的工件厚度的差异。因此,如果在基本模型中,不同的是49%,然后在这个模型中,它是44%(表面变形程度的1.33和0.92的中心)。等效应力的分布也有类似的外观,以往被视为模型与不同频道结angles-differences只观察阶段III和IV。这里,在第三阶段,应力降,这是减少粘连的结果,导致压力区域的分离矩阵的关节,而模型与一个125°角有一个压力区沿整个长度的倾斜通道。他们的价值观而言,这里的等效应力水平基本模型几乎是一样的,这是轻微的屈服强度下降的结果在一个给定的温度。
平均静水压力的分布主要含有小数点也有类似的差异是观察到阶段III和IV。在一个工件的高温阶段III,没有拉伸应力在表面layers-compressive强调行为在整个工件的厚度,尽管中间的水平压应力远高于表面上。在四期,由于直线通道,甚至降低水平的粘附是充分的拉伸应力在表面层次的发展。同时,总体压力水平25 - 30%低于基本价值。
(图比较产生的力量20.和表3)与基础值表明,工件温度的增加会导致减少力在所有三个部分约10 - 12%。
(一)
(b)
(c)
3.3.4。模型修改旋转滑轮和运动速度的速度链元素
改变转速的滑轮和,因此,输送链元素的移动速度会导致应变率的变化。当考虑等效应变(图21),它是指出,在工件的中心区域,不同应变水平速度ECAP-Linex过程的特点是几乎不变,在0.9到-0.95之间。表面上看,压力水平在1.3 - -1.35的范围也保持不变。
(一)
(b)
当考虑等效应力(图22),它是指出,在第三阶段的工件的中心地带,有一个等效应力水平的下降。表面观察到相同的下降速度降低5 rpm(26.1毫米/秒)。以增加的速度特性,等效应力水平的下降表面上消失了。根据数值,在所有情况下的最大应力水平,包括基本保持不变(约120 MPa)。
(一)
(b)
在分析平均静水压力(图23),应该注意大约相同级别的抗拉和抗压应力在前两个阶段。在第三阶段,以减少的速度5 rpm (26.1 mm / s),有一个完整的没有拉应力在中心和表面。增加速度特征导致的增加的影响输送机的链接上的金属接触,导致拉伸应力的增加倾向通道经过第一个关节的区域。
(一)
(b)
在分析和比较他们的力量与计算值(图24和表4),需要考虑这样一个事实:所有方程计算力量不包含速度组件。因此,对于所有速度特征,计算力的值将是相同的。模型数据的比较表明,应变速率的影响在力ECAP-Linex过程没有明显的依赖。这个结论是由两个事实:
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
力-应变速率的影响ECAP尚未被证实的理论或实验研究[21]。
从轧制理论——众所周知,应变率最少的影响比温度和压缩力。
通常,变形阻力和速度的重要影响轧制力是固定的,当它改变了几十次。考虑这样一个事实:在这些模型的速度改变了五次,该参数的影响在压缩阶段滑轮是无关紧要的。由于缺乏速度分量方程,不同级别的增加记录时比较值,但其最大不超过10%。因此,方程非常适合计算力量速度不同。
4所示。结论
在这个工作中,ECAP-Linex过程的有限元建模。正确的模拟的过程中,一个方法的顺序输入输送机链接到计算。根据研究目标,分析金属加工的效率,应力-应变状态的主要参数被认为是:等效应变、等效应力、平均静水压力,以及变形力的主要元素结合过程:滑轮,矩阵,输送机的链接。分析产生的变形力,压在一个矩阵的阶段和压缩的链板输送机分别考虑。在审判过程中获得的方程被用来计算。验证获得值的方程使用计算机仿真的有限元变形程序显示力量的值计算和建模有高水平的收敛,所有三个考虑细节的差异不超过10%。因此,确定适当的问题的模型和公式得到解决。
变分模型可以确定最优值的主要技术和几何参数的过程。金属成形作为优化参数,金属加工的水平或变形通常被认为是力量。从这个角度来看,一个矩阵125°角是最优的金属加工水平,同时不推荐的力量。同时,矩阵的角度155°相反的建议。因此,在结合过程中,它可以推荐使用一个矩阵的角度140°黄金的意思。增加工件的加热温度低于再结晶良好的起点影响参数的力量几乎不变的减少金属加工水平。速度特性的变化没有明显的正面或负面属性,除了减少的拉伸应力水平倾斜的信道矩阵的速度降低。因此,任何被认为是高速选项可以推荐。摩擦系数矩阵和输送机必须限制基本模型中的值设置为输送机(0.7和0.05矩阵),他们的变化导致违反了变形稳定性。
同样,不建议增加的基本长度矩阵通道:30毫米第一通道,第二通道,20毫米和15毫米第三通道。第二通道的增加会导致工件的干扰,以及第一和第三渠道将是一个不合理的决定,因为在这种情况下,没有明显的应力-应变状态或变形力的变化。因此,确定最优值的问题的几何和工艺参数ECAP-Linex过程解决。
数据可用性
在这项研究中使用的变形数据库可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究是由教育部科学委员会和科学哈萨克斯坦共和国(批准号AP13067723)。