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初轧温度对环件径轴向轧制成形影响的模拟研究
初轧温度对环件径轴向轧制成形影响的模拟研究
摘要：环件径轴向轧制成形是一种常用的金属成形工艺，而初轧温度是影响环件轧制成形质量的关键因素之一。本研究通过建立数值模拟模型，探究了不同初轧温度对环件径轴向轧制成形过程中应力、应变和温度的影响，并对不同初轧温度下的成形质量进行了分析。研究结果显示，适当提高初轧温度有助于提高环件的成形质量。
关键词：环件，径轴向轧制，初轧温度，数值模拟
引言
环件是一种重要的工程构件，在航空、航天等领域具有广泛的应用。径轴向轧制是一种常用的环件成形工艺，它通过轧制工艺将金属材料锻造成所需的环形形状。初轧温度作为径轴向轧制工艺参数之一，直接影响环件的成形质量和性能。因此，研究初轧温度对环件轧制成形的影响具有重要的理论和实际意义。
方法
本研究采用有限元分析方法，建立了环件径轴向轧制过程的数值模拟模型。模型中考虑了材料的本构关系、热传导和摩擦力等因素，能够准确地模拟环件轧制成形的应力、应变和温度分布。
首先，选择合适的材料模型。由于轧制过程中金属材料会发生显著的应变、应力和温度变化，需要选择适合的本构模型来描述材料的力学行为。本研究选择了弹塑性本构模型来描述材料的力学性质。
其次，确定合适的摩擦力模型。摩擦力是影响环件轧制成形的关键因素之一，合理地确定摩擦力模型对于准确模拟环件的成形过程至关重要。本研究采用了经验公式来描述轧制过程中的摩擦力。
接下来，建立热传导模型。在轧制过程中，由于金属材料受到外界力的作用，会产生大量的热量，对环件的成形过程产生影响。本研究建立了热传导模型，考虑了金属材料的热导率和热传导方程，能够准确地模拟环件轧制过程中的温度变化。
最后，进行数值模拟。根据设定的初轧温度，对环件径轴向轧制过程进行数值模拟，并通过分析模拟结果，研究初轧温度对环件成形质量的影响。
结果与讨论
本研究分别对比了不同初轧温度下的环件成形质量，并分析了不同初轧温度条件下的应力、应变和温度分布。
首先，通过对比分析，发现适当提高初轧温度有助于减小环件的应变和应力。由于金属在高温条件下具有较好的塑性，适当提高初轧温度可以使金属更容易塑性变形，减小环件的应变和应力，从而提高环件的成形质量。
其次，初轧温度对环件的温度分布也有较大影响。提高初轧温度可以使环件整体温度均匀分布，减少热应力的产生，从而有利于环件成形过程中的热传导和冷却。
最后，通过对不同初轧温度条件下的环件成形质量进行分析，发现适当提高初轧温度可以提高环件的成形质量，减少成形缺陷的产生。
结论
本研究通过建立数值模拟模型，研究了初轧温度对环件径轴向轧制成形的影响。研究结果表明，适当提高初轧温度有助于提高环件的成形质量，减小应变和应力，并改善环件的温度分布。因此，在实际环件径轴向轧制过程中，应根据实际情况合理选择初轧温度，以确保环件成形质量和性能的要求。
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