在分析高速冷滚打成形原理的基础上, 建立了热力耦合数学模型, 通过常温和高温下不同应变速率的静态和动态压缩试验, 结合Johnson-Cook流动应力公式, 建立了40Cr调质钢的本构模型; 利用有限元软件对40Cr调质钢高速冷滚打成形进行数值模拟, 在考虑加工硬化与动态软化的综合效应下, 获得了工件应力、应变和温度的分布, 探讨了冷滚打成形过程中热力耦合形成的原因及成形速率对热效应的影响, 并用试验进行了验证。结果表明: 工件的温度分布和等效塑性应变分布是不均匀的, 剧烈应变区的等效塑性应变高, 温升高, 难变形区的等效塑性应变低, 温升低; 试验结果证明了模拟分析的正确性。

所属栏目

物理模拟与数值模拟国家自然科学基金资助项目(51075124)

收稿日期

2014/1/172014/5/30

作者单位

张丰收:河南科技大学医学技术与工程学院, 洛阳 471003
姚海波:河南科技大学机电工程学院, 洛阳 471003
崔凤奎:河南科技大学机电工程学院, 洛阳 471003
朱文娟:河南科技大学机电工程学院, 洛阳 471003

备注

张丰收(1972-), 男, 河南永城人, 副教授, 博士。

引用该论文:

ZHANG Feng-shou,YAO Hai-bo,CUI Feng-kui,ZHU Wen-juan.Research on Coupled Thermo-Mechanical Numerical Simulation of High Speed Cold Rolling for 40Cr Quenched and Tempered Steel[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(8):101～107
张丰收,姚海波,崔凤奎,朱文娟.40Cr调质钢高速冷滚打热力耦合数值模拟[J].机械工程材料,2014,38(8):101～107

参考文献

【1】

崔凤奎, 李言, 周彦伟, 等.渐开线花键轴冷滚轧工艺试验［J］.农业机械学报, 2006, 37(12): 189-192.

【2】

朱国明,康永林,陈伟,等.H型钢空冷过程中残余热应力的有限元分析［J］.机械工程材料, 2008, 32(4): 77-80.

【3】

CUI Feng-kui, WANG Xiao-qiang, ZHANG Fang-shou, et al.Metal flowing of involute spline cold roll-beating forming［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2013, 26(5): 1056-1062.

【4】

张璐, 李言, 杨明顺, 等.丝杠冷滚打成形过程金属流动规律研究［J］.中国机械工程, 2012(13): 1623-1628.

【5】

张璐, 杨明顺, 李言, 等.高速冷滚打过程变形力解析方法及其修正［J］.塑性工程学报, 2011(5): 1-7.

【6】

欧新哲, 杨合, 孙志超, 等.环件热辗扩温度场和应变场分布的研究 ［J］.机械工程材料, 2006, 30(10): 80-87.

【7】

崔凤奎, 徐永福, 赵魏.花键冷滚打和铣削加工的金属组织变形研究［J］.锻压技术, 2008, 33(2): 70-74.

【8】

ABEDRABBO N, POURBOGHRAT F, CA RSLEY J.Forming of AA5182-O and AA5754-O at elevated temperatures using coupled thermo-mechanical finite element models［J］.International Journal of Plasticity, 2007, 23(5): 841-875.

【9】

何涛, 王宝雨, 胡正寰.Inconel718合金楔横轧成形热力耦合模拟［J］.塑性工程学报, 2008, 15(3): 157-159.