外文翻译--板材的的等径角挤压 中文版.doc

-1-板材的的等径角挤压摘要本文介绍的是不同宽厚比（W/T）的长矩形坯料的等径角挤压的问题。并对内部塑性变形区和进出口通道进行了应力分析，他们是有接触擦力和板材的几何形状确定的。同时，对及加工进行优化设计，制定了设计工具的工艺方案。可以看出，当板材的W/T1时，这为大规模冶金中处理庞大的平板状批料和技术商业化提供了重要的技术优点。关键词：等径角挤压；优化处理；板材；大规模商品化1、导言材料结构在剧烈塑性变形（SPD)的影响下带来重要的科学和实际利益。这个方案的一个重要优点是可以用一个高效益的方法使大量的不同金属或合金坯料的晶粒结构细化到亚微米级。这种超细晶粒结构，通常在从几微米至0.2微米，同时具有高的强度和良好的延展性，因此广泛应用于结构材料。随着（SPD）商业化的应用，相关的成行技术也得到实质性进展，关键因素是变形方案和加工特点的优化。不论加工目的，材料性质，温度应变速率条件如何，SPD具有大而统一的应变，简单剪切变形和低应力变形。在SPD的几个较著名已知的方法，等径角挤压（ECAE），是目前被认为最应用最多的。然而，等径角挤压的发展并不完善。尽管在这一领域应用广泛，但绝大多数的以细长坯料的应用为主，如文献1。这些棒状坯料会限制材料，特点和等径角挤压的特点和进一步的加工。他们和少应用于半成品。目前也没有商业化的报道。相比之下，板材的等径角挤压出现在轧制后，第一次出现在文献2。再加上其他的技术优点，等径角挤压工艺有很大现实意义。目前细长坯料的等径角挤压已经有了很好的研究和开发，板材的等径角挤压的特点还不清楚，在仅有的几个相关出版物3-5也没有论述。本文板材的等径角挤压为例，讲述一下板材的等径角挤压的一些重要细节。2、机加工我们可以认为矩形坯的等径角挤压就是（图一）厚度T，宽度W和长度L的坯料通过角度为90度的通道。在图一中，坯料的初末位置（1，2）分别用点画线和实线表示。由于坯料宽度不变，坯料作为一个刚体移动时，图6表明，应力应变状态和塑变-2-区的范围取决于进口通道1和出口通道2所施加的边界条件。因此，应对相应的条件加以分析。2.1进气通道等径角挤压开始时，将坯料润滑并放置在模具入口。实际摩擦力取决于工件和刀具之间的接触面积和正压力。假设管道内的应力类似于线形塑性压缩，正压力n(pY)其中，P是轴向压力，Y是材料的流动应力，如果pY，正压力n0，对于L/T1的长坯料来说，塑性接触主要由有横向屈曲形成。这种不规则的原始接触仅提供很小的摩擦力。如果p2Y，正压力nY，塑性区接触面积大约等于坯料和管道的接触面积。在这种情况下，沿管道轴向相同润滑下将会产生一个大的摩擦力和一个明显的压力差P。因此原始压力pe=p1+p是通道入口的轴向压力。实验表明，P这一增量总是与管道长度成正比。假设有效的变形摩擦力均匀分布，P可有此公式计算fp1（1）F是坯料和管道的接触面积。在某一特定条件下,已知，图2矩形通道的四个摩擦面上的原始压力的最大增量为：mYmnpp)/)(1)(12(1（2）参数n=L/T,m=W/T,限定了坯料的长度和宽度。特殊情况下，m=1对应于正常情况下的长棒状坯料，m1指的是板状坯料，m1指的是条状坯料。公式（1）（2）表明，原始压力ep由于m、n决定即使在校摩擦力状态，原始压应力可能比材料的流动应力明显大。降低摩擦力，增加刀具使用寿命和冲压稳定性的有效方法是通过移动管道面(图7)一图一、长方形坯料的等径角挤压-3-种可能的方法（图2b，详见图7）是用固定模具和随坯料1运动的矩形槽滑杆2形成进口管道。这样，就消除了三个管道面上的摩擦，原始压力的最大增量为)(1(1YnYp（3）另一种情况（图2）进口通道有两个滑杆2，3组成。因此模具的前后面固定。相应增量为)(12(1YnYp(4)对比公式(2)-(4)可得出结论：在所有情况下，原始压力都随长厚比的增加而增大。为了有效加工，长厚比应足够大。但实际长厚比一般取为48。图2c的p/Y几乎是图2的两倍对于固定通道（图2a）原始压力也取决于宽厚比m。但是这个比率不影响原始压力在滑动渠道这两种情况下的大小。图3示以m为变量，n=6时，计算结果三种状态已给出：1.长坯料2.板形3.条形.很摩擦在进口的分布范围：（一）工作面不动；（b）三面活动的工作面；（c）二面活动的工作面.图宽厚比m在压力沿进气道增长的影响（L/T=6,1T/Y=0.15）：（1）工作面不动；（）三面活动的工作面；（）二面活动的工作面。-4-显然，长形坯料特别是条形坯料在固定通道下会增大p/Y。在这些情况中，只有在大压力下的移动渠道模具才能对大坯料和硬质合金坯料进行等径角挤压。然而，对于板材来说，两滑动面对原始压力的减小作用甚小。因此，大多数大板材可以在固定进口渠道和常压下使用简单模具。2-2出道口与进口渠道相反，出口渠道的润滑是个难题。由于方向改变巨大，即使是用最好的润滑剂，也会出现底部压力过大，产生沿底部接触面BO1出现滑移，还会出现摩擦。这话导致挤压力太大，坯料表面质量差，模具磨损加剧。在底部渠道里用一个滑杆就可以解决这个问题（图4b）。这样材料和模具间的弹性摩擦被滑杆和导轨之间的摩擦所代替。在挤压过程中，滑杆处于自由状态，为克服滑杆和导轨之间的摩擦力，须沿坯料接触表面BO1产生一剪切力2。2fbo1=wtp1指的是接触面BO1的面积，是摩擦因数。通常情况下，滑杆速度接近挤压速度。由于摩擦并不稳定，可以观擦到滑杆运动中的一些偏差。如果2大于滑杆与毛坯的弹性摩擦力，则流动类