第11期 孙朝阳等：工艺参数对690合金管材热挤压出口温度的影响 ·1485° 过程. 325 温度℃ A=I010 30.0 B=1030 C=1040 至n5 Am八AM D=1060 E=1080 F=1090 G=1110 一有限元模拟值 H=1130 ·经验公式计算值 22.5 20. 28 32 36 40 44 挤压垫位移mm 图3填充挤压阶段坯料温度分布 图2模拟结果与经验公式计算值对比 F琴3 Temperature distribut知of a billet n the filling extrus知 Fg 2 Comparison beween smulation esults and ca loula ed data by stge he epirical pmuk 直角死区金属因为流动缓慢，塑性功和摩擦热小，并 2典型挤压过程温度变化分析 且不断丧失热量，温度最低 挤压过程坯料的温度变化（△①，主要由三个因 CB- B 素综合作用4： 温度℃ A=955 △T=△Tn+△Tc一△T (1) B=979 C=1000 式中，△T为变形功产生的温升，△Tm为坯料与工 D=1030 模具之间的摩擦功产生的温升，△T为坯料与工模 E=1050 F=1070 具及环境之间的热交换散失热量造成的温降. G=1100 H=1120 下面针对典型工艺参数（坯料预热温度为 I=1140 1100℃，挤压速度为200mm。s,摩擦因数为 0.03的挤压过程进行分析. 填充挤压阶段，由于坯料与工模具的接触时间 相对较短，坯料与工模具及环境之间的热交换散失 图4基本挤压阶段坯料温度分布图 热量较小，坯料非变形区的温度与挤压前的温度基 Fg 4 Temperaure distrbut in ofa billetat the basic extusion sige 本保持一致；并且由于坯料前端先与模具接触而流 出模孔，与挤压筒和模具接触时间短，坯料散失热量 另外，挤压过程中，温升过大会使得金属产生过 较小，因此坯料最大温升出现在填充挤压阶段结束 烧造成晶粒粗大和二次相析出等缺陷，并且还可能 时.如图3所示，在变形区上方的坯料温度基本为 使玻璃润滑剂润滑效果变差：温降严重会使金属塑 初始预热温度1100℃，而在变形区由于变形功作用 性变形困难，容易产生裂纹，挤压力升高，变形区应 温度升高为1110~1140℃. 力增大，对模具产生较大冲击热应力.因此在挤压 基本挤压阶段，坯料由于与工模具不断传热使 过程，需要对坯料的最高温度和最低温度进行控制. 得坯料非变形区域温度越来越低.当非变形区低温 由图5可知：最高温度在挤压初期不断增大.当坯料 金属流向变形区时，在塑性变形功和摩擦功不足以 进入模孔时，温度急剧升高，达到峰值1170℃开始 弥补传热失去的热量时，变形区金属的温度低于初 进入挤压基本阶段时，然后温度由于热传导和热 始挤压温度，使得整体坯料温度不断降低.由图4 辐射散失热量缓慢下降：而最低温度先呈线性下降， 可知：由于界面传热使得接触界面附近的金属温度 然后在一定温度范围内变化.值得注意的是，温度 较低，且低温区域向中心扩展：挤压筒热容大于芯棒 下降严重区域位于模具直角死区和靠近挤压垫附近 热容，靠近芯棒一侧坯料散热较少，使得靠近芯棒一 死区，对于挤出管材的质量影响不大. 侧的坯料温度大于靠近挤压筒一侧温度；变形区由 3工艺参数对挤压过程出口温度的影响 于变形功的作用温度较高：由于变形功和摩擦功的 影响，在定径带出口靠近芯棒附近的坯料温度最高： 对于实际挤压生产，能比较方便且准确测量的第 11期 孙朝阳等:工艺参数对 IN690合金管材热挤压出口温度的影响 过程. 图 2 模拟结果与经验公式计算值对比 Fig.2 Comparisonbetweensimulationresultsandcalculateddataby theempiricalformula 2 典型挤压过程温度变化分析 挤压过程坯料的温度变化 (ΔT),主要由三个因 素综合作用 [ 4] : ΔT=ΔTdef +ΔTfric -ΔTh (1) 式中, ΔTdef为变形功产生的温升, ΔTfric为坯料与工 模具之间的摩擦功产生的温升, ΔTh 为坯料与工模 具及环境之间的热交换散失热量造成的温降. 下面针对典型工艺参数 (坯料预热温度为 1 100℃, 挤压速度 为 200 mm· s -1 , 摩擦 因数为 0.03)的挤压过程进行分析. 填充挤压阶段, 由于坯料与工模具的接触时间 相对较短,坯料与工模具及环境之间的热交换散失 热量较小,坯料非变形区的温度与挤压前的温度基 本保持一致 ;并且由于坯料前端先与模具接触而流 出模孔 ,与挤压筒和模具接触时间短 ,坯料散失热量 较小, 因此坯料最大温升出现在填充挤压阶段结束 时 .如图 3所示, 在变形区上方的坯料温度基本为 初始预热温度 1100℃,而在变形区由于变形功作用 温度升高为 1 110 ～ 1 140 ℃. 基本挤压阶段, 坯料由于与工模具不断传热使 得坯料非变形区域温度越来越低.当非变形区低温 金属流向变形区时, 在塑性变形功和摩擦功不足以 弥补传热失去的热量时 , 变形区金属的温度低于初 始挤压温度 , 使得整体坯料温度不断降低.由图 4 可知:由于界面传热使得接触界面附近的金属温度 较低, 且低温区域向中心扩展;挤压筒热容大于芯棒 热容, 靠近芯棒一侧坯料散热较少,使得靠近芯棒一 侧的坯料温度大于靠近挤压筒一侧温度;变形区由 于变形功的作用温度较高 ;由于变形功和摩擦功的 影响, 在定径带出口靠近芯棒附近的坯料温度最高 ; 图 3 填充挤压阶段坯料温度分布 Fig.3 Temperaturedistributionofabilletinthefillingextrusion stage 直角死区金属因为流动缓慢 ,塑性功和摩擦热小 ,并 且不断丧失热量,温度最低. 图 4 基本挤压阶段坯料温度分布图 Fig.4 Temperaturedistributionofabilletatthebasicextrusionstage 另外 ,挤压过程中, 温升过大会使得金属产生过 烧, 造成晶粒粗大和二次相析出等缺陷 ,并且还可能 使玻璃润滑剂润滑效果变差;温降严重会使金属塑 性变形困难,容易产生裂纹 , 挤压力升高 ,变形区应 力增大,对模具产生较大冲击热应力 .因此在挤压 过程 ,需要对坯料的最高温度和最低温度进行控制. 由图 5可知:最高温度在挤压初期不断增大, 当坯料 进入模孔时,温度急剧升高, 达到峰值 1170 ℃(开始 进入挤压基本阶段时 ), 然后温度由于热传导和热 辐射散失热量缓慢下降 ;而最低温度先呈线性下降, 然后在一定温度范围内变化.值得注意的是, 温度 下降严重区域位于模具直角死区和靠近挤压垫附近 死区 ,对于挤出管材的质量影响不大. 3 工艺参数对挤压过程出口温度的影响 对于实际挤压生产 ,能比较方便且准确测量的 · 1485·