上偏心距对等通道球形转角挤压影响的有限元分析.pdfVIP

59卷3期2024年6月

3期

Vol.59No.3CHINAMETALFORMINGEQUIPMENTMANUFACTURINGTECHNOLOGYJun.2024

上偏心距对等通道球形转角挤压影响的有限元分析

佟鑫龙，王晓溪，唐环，张飞

（徐州工程学院机电工程学院，江苏徐州221018）

摘要：等道球形转角挤压（EqualChannelAngularExtrusionWithSphericalCavity，ECAE-SC）是集耦合剪切应变和正应变于

一体的新型复合大塑性变形工艺，具有复合、连续、高效变形等优点。偏心距作为工艺模具结构的重要参数之一，对金的成形

过程和变形行为有着重要影响。本文以塑性性能较好的工业纯铝作为研究对象，利用DEFORM-3D有限元软件对不同上偏心距

条件下的ECAE-SC单道次室温变形行为进行有限元模拟，分析了挤压载荷、金流动、等效应变、均应力等场量的分布及变

化规律。结果表明，上偏心距对挤压载荷变化趋势的影响不大，稳定变形阶段下坯料的最大挤压载荷约为3.15kN。随着上偏心

距的增加，金的流动性得到显著提高，填充效果更好。当上偏心距增大时，坯料可获得较大的应变累积和良好的变形均匀性。同

时，坯料保持高静水压力状态的时间更长，这对于提高材料塑性变形能力，获得理想的晶粒细化效果十分有利。本文模拟条件下，

当上偏心距为2.5mm时，坯料整体成形效果最好。

关键词：复合大塑性变形；等道球形转角挤压；上偏心距；有限元模拟

中图分类号：TG376文献标识码：A

DOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2024.03.019文章编号：1672-0121（2024）03-0079-06

0引言变形能力有限，且受到模具结构限制，多道次变形不

[8]

连续，制备效率较低。因此难以适应块体超细晶材

[1-2]

超细晶材料（Ultrafine-Grained，UFG）以其料的工业化大批量生产。

高强度、良好的塑性、高导电性、较好的耐腐蚀性和为满足高效制备块体超细晶材料的需求，近年

耐磨损性等优点在航空航天、生物医学、车辆工程、来诸多学者将传统ECAE工艺加以改进，提出了多

船舶工程等领域有着十分广泛的应用。大塑性变形[9]

种不同形式的新型复合SPD工艺。王金亮等提出了

[3-5]

（SeverePlasticDeformation,SPD）工艺作为有效制S型等通道双转角挤压（S-typeEqual-ChannelDou-

备块体超细晶材料的方法，在国内外学者的不断探ble-AngleExtrusion,S-ECDAE）工艺，采用数值模拟

索和研究下有了更多的发展。等通道转角挤压（E-和实验分别研究了纯铅（99.