-1-板材的的等徑角擠壓摘要本文介紹的是不同寬厚比（W/T）的長矩形坯料的等徑角擠壓的問題。并對內(nèi)部塑性變形區(qū)和進出口通道進行了應(yīng)力分析，他們是有接觸擦力和板材的幾何形狀確定的。同時，對及加工進行優(yōu)化設(shè)計，制定了設(shè)計工具的工藝方案。可以看出，當(dāng)板材的W/T1時，這為大規(guī)模冶金中處理龐大的平板狀批料和技術(shù)商業(yè)化提供了重要的技術(shù)優(yōu)點。關(guān)鍵詞：等徑角擠壓；優(yōu)化處理；板材；大規(guī)模商品化1、導(dǎo)言材料結(jié)構(gòu)在劇烈塑性變形（SPD)的影響下帶來重要的科學(xué)和實際利益。這個方案的一個重要優(yōu)點是可以用一個高效益的方法使大量的不同金屬或合金坯料的晶粒結(jié)構(gòu)細化到亞微米級。這種超細晶粒結(jié)構(gòu)，通常在從幾微米至0.2微米，同時具有高的強度和良好的延展性，因此廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料。隨著（SPD）商業(yè)化的應(yīng)用，相關(guān)的成行技術(shù)也得到實質(zhì)性進展，關(guān)鍵因素是變形方案和加工特點的優(yōu)化。不論加工目的，材料性質(zhì)，溫度應(yīng)變速率條件如何，SPD具有大而統(tǒng)一的應(yīng)變，簡單剪切變形和低應(yīng)力變形。在SPD的幾個較著名已知的方法，等徑角擠壓（ECAE），是目前被認為最應(yīng)用最多的。然而，等徑角擠壓的發(fā)展并不完善。盡管在這一領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但絕大多數(shù)的以細長坯料的應(yīng)用為主，如文獻1。這些棒狀坯料會限制材料，特點和等徑角擠壓的特點和進一步的加工。他們和少應(yīng)用于半成品。目前也沒有商業(yè)化的報道。相比之下，板材的等徑角擠壓出現(xiàn)在軋制后，第一次出現(xiàn)在文獻2。再加上其他的技術(shù)優(yōu)點，等徑角擠壓工藝有很大現(xiàn)實意義。目前細長坯料的等徑角擠壓已經(jīng)有了很好的研究和開發(fā)，板材的等徑角擠壓的特點還不清楚，在僅有的幾個相關(guān)出版物3-5也沒有論述。本文板材的等徑角擠壓為例，講述一下板材的等徑角擠壓的一些重要細節(jié)。2、機加工我們可以認為矩形坯的等徑角擠壓就是（圖一）厚度T，寬度W和長度L的坯料通過角度為90度的通道。在圖一中，坯料的初末位置（1，2）分別用點畫線和實線表示。由于坯料寬度不變，坯料作為一個剛體移動時，圖6表明，應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和塑變-2-區(qū)的范圍取決于進口通道1和出口通道2所施加的邊界條件。因此，應(yīng)對相應(yīng)的條件加以分析。2.1進氣通道等徑角擠壓開始時，將坯料潤滑并放置在模具入口。實際摩擦力取決于工件和刀具之間的接觸面積和正壓力。假設(shè)管道內(nèi)的應(yīng)力類似于線形塑性壓縮，正壓力n(pY)其中，P是軸向壓力，Y是材料的流動應(yīng)力，如果pY，正壓力n0，對于L/T1的長坯料來說，塑性接觸主要由有橫向屈曲形成。這種不規(guī)則的原始接觸僅提供很小的摩擦力。如果p2Y，正壓力nY，塑性區(qū)接觸面積大約等于坯料和管道的接觸面積。在這種情況下，沿管道軸向相同潤滑下將會產(chǎn)生一個大的摩擦力和一個明顯的壓力差P。因此原始壓力pe=p1+p是通道入口的軸向壓力。實驗表明，P這一增量總是與管道長度成正比。假設(shè)有效的變形摩擦力均勻分布，P可有此公式計算fp1（1）F是坯料和管道的接觸面積。在某一特定條件下,已知，圖2矩形通道的四個摩擦面上的原始壓力的最大增量為：mYmnpp)/)(1)(12(1（2）參數(shù)n=L/T,m=W/T,限定了坯料的長度和寬度。特殊情況下，m=1對應(yīng)于正常情況下的長棒狀坯料，m1指的是板狀坯料，m1指的是條狀坯料。公式（1）（2）表明，原始壓力ep由于m、n決定即使在校摩擦力狀態(tài)，原始壓應(yīng)力可能比材料的流動應(yīng)力明顯大。降低摩擦力，增加刀具使用壽命和沖壓穩(wěn)定性的有效方法是通過移動管道面(圖7)一圖一、長方形坯料的等徑角擠壓-3-種可能的方法（圖2b，詳見圖7）是用固定模具和隨坯料1運動的矩形槽滑桿2形成進口管道。這樣，就消除了三個管道面上的摩擦，原始壓力的最大增量為)(1(1YnYp（3）另一種情況（圖2）進口通道有兩個滑桿2，3組成。因此模具的前后面固定。相應(yīng)增量為)(12(1YnYp(4)對比公式(2)-(4)可得出結(jié)論：在所有情況下，原始壓力都隨長厚比的增加而增大。為了有效加工，長厚比應(yīng)足夠大。但實際長厚比一般取為48。圖2c的p/Y幾乎是圖2的兩倍對于固定通道（圖2a）原始壓力也取決于寬厚比m。但是這個比率不影響原始壓力在滑動渠道這兩種情況下的大小。圖3示以m為變量，n=6時，計算結(jié)果三種狀態(tài)已給出：1.長坯料2.板形3.條形.很摩擦在進口的分布范圍：（一）工作面不動；（b）三面活動的工作面；（c）二面活動的工作面.圖寬厚比m在壓力沿進氣道增長的影響（L/T=6,1T/Y=0.15）：（1）工作面不動；（）三面活動的工作面；（）二面活動的工作面。-4-顯然，長形坯料特別是條形坯料在固定通道下會增大p/Y。在這些情況中，只有在大壓力下的移動渠道模具才能對大坯料和硬質(zhì)合金坯料進行等徑角擠壓。然而，對于板材來說，兩滑動面對原始壓力的減小作用甚小。因此，大多數(shù)大板材可以在固定進口渠道和常壓下使用簡單模具。2-2出道口與進口渠道相反，出口渠道的潤滑是個難題。由于方向改變巨大，即使是用最好的潤滑劑，也會出現(xiàn)底部壓力過大，產(chǎn)生沿底部接觸面BO1出現(xiàn)滑移，還會出現(xiàn)摩擦。這話導(dǎo)致擠壓力太大，坯料表面質(zhì)量差，模具磨損加劇。在底部渠道里用一個滑桿就可以解決這個問題（圖4b）。這樣材料和模具間的彈性摩擦被滑桿和導(dǎo)軌之間的摩擦所代替。在擠壓過程中，滑桿處于自由狀態(tài)，為克服滑桿和導(dǎo)軌之間的摩擦力，須沿坯料接觸表面BO1產(chǎn)生一剪切力2。2fbo1=wtp1指的是接觸面BO1的面積，是摩擦因數(shù)。通常情況下，滑桿速度接近擠壓速度。由于摩擦并不穩(wěn)定，可以觀擦到滑桿運動中的一些偏差。如果2大于滑桿與毛坯的彈性摩擦力，則流動類