CuSn8P锡青铜筒形件冷热旋压有限元模拟研究

发布时间：2021-04-10 21:53

　　基于Simufact有限元软件,建立了CuSn8P锡青铜筒形件冷、热旋压三维弹塑性模型,通过试验验证其可靠性,并对大塑性变形区旋压力变化及应力应变分布进行深入分析。研究表明,径向旋压力是旋压成形的第一驱动力,轴向旋压力次之,切向旋压力最小;等效应力极大值始终出现在三旋轮作用区,而等效塑性应变极大值出现在已旋区且在轴向上始终呈现两端向中间增大的等效变形带。在保证其他工艺参数不变的条件下,热旋成形中三向旋压力和等效应力小于冷旋,等效塑性应变则大于冷旋压。 

【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(10)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

强旋有限元模型

图1 强旋有限元模型旋压计算中，CuSn8P合金的力学性能、热物性参数及高温本构关系取自文献[1]，模具材质为H13模具钢。无论是冷旋还是热旋，在三向旋压力及变形区摩擦力的作用下均会产生热量，使坯料和模具的温度上升，影响成形精度，因此旋压温度及传热系数等参数的设定十分重要。有限元模拟采用的工艺参数见表1。

在相同条件下成形件沿轴向圆度误差的模拟结果和试验结果，见图3。选取了相同尺寸经热反挤、车削等工艺制成的锡青铜筒形件，将其在SXD100/3-CNC数控强旋机上进行冷、热旋压成形。冷旋在常温下进行，而热旋则利用氧-乙炔火焰喷枪进行加热旋压，用红外测温仪对旋压温度实时调控在30℃范围内。测量前需去除工件端部，沿轴向均匀截取10个平面，采用分度头和百分表测得各截面圆度误差，数值模拟结果则通过最小二乘法将截面上的节点坐标拟合圆进一步计算得到。由图3可以看出，热旋压成形件的圆度误差相对冷旋压较大，且整体来看实际误差均大于模拟误差，这是试验中机床微振及温度波动等不确定因素造成的。除此之外，模拟结果和试验结果均表现出一致的变化趋势，即稳旋阶段圆度误差小于起旋和终旋阶段。经计算，冷旋压模拟与试验结果的最大相对误差为8.11%，热旋压中模拟与试验结果的最大相对误差为8.57%，均在合理范围内，验证了所建立的有限元模型的可靠性。2 有限元模拟结果与分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金大型薄壁异型曲面封头旋压成形研究进展[J]. 詹梅,李志欣,高鹏飞,马飞,李锐,崔笑蕾,张洪瑞,陈淑婉.  机械工程学报. 2018(09)
[2]490QBZL柴油机连杆强度与刚度分析[J]. 叶年业,申立中,毕玉华,颜文胜,雷基林,梁晓瑜.  内燃机与动力装置. 2007(03)

硕士论文
[1]铜合金（CuSn8P）高温塑性变形行为与热加工特性试验研究[D]. 李兴艳.中北大学 2019



本文编号：3130398