VoL.25 No.4 董洪波等：辊型对半固态变形影响的三维有限元分析 ·351· (a等效应力MPa b)等效应变 增量/步0 50 00 150 200 938.07 2 90.9484 8-34.05 8-0.8497 7-30.02 7-0.7511 3 6-26.00 6-0.6524 521.98 5-0.5538 4-17.96 40.4551 3-13.94 30.3565 2-9.915 20.2578 1 1-5.893 0 10.1592 挂 00.6050 EEEEI EEEEEEEEEN 01.871 1 0 图6轧件在孔型中变形过程 图4在平辊中轧制时轧件表面的等效应力应变场（增 Fig.6 Deformations of rolling metal during groove rolling 量350步，2.154).(a)等效应力场，(b)等效应变场 网格横向变形受到孔型侧壁的限制，网格变得致 Fig.4 Distributions of equivalent stress and strain on the 密并沿轧向伸长.但由于两轧辊与轧件接触时的 surface during flat rolling.(a)Equivalent stress field,and 线速度不同，造成了轧件弯曲变形 (b)equivalent strain field 3.2等效应力应变场分析 半固态在孔型中轧制时变形区横截面的应 力、应变场分布非常均匀.图7显示了轧件表面 等效应力、应变变化情况，从图8可以看到，在轧 制过程中，轧件中部截面上不同部位的等效应 力、应变的变化情况.截面上取中心和两侧边三 个节点，在稳定轧制过程中，各节点应力、应变基 本相同.因为轧件受到压应力时，孔型限制了液 相向侧边流动，所以组织也会相对均匀， (a) (b) (a)等效应力，MPa b)等效应变 947.30 90.6981「 0 等效应力MPa0-6.958, 等效应变MPa00.1514, 842.05 80.6215 18.793.2-10.63, 1-0.1999,2-0.2485, 7-36.79 270.5450 3-12.46.4-14.30, 30.2970.4-0.3456, 6-31.54 460.4684 5-16.13,6-17.97, 50.3942.60.4427, 5-26.29 50.3918 7-19.80,8-21.64, 7-0.4913,8-0.5398. 4-21.04 40.3125 9-23.47 90.5884 3-15.78 30.2386 图5在平辊中轧制时轧件横藏面上等效应力应变场 2-10.53 20.1621 (增量350步，2.154).(a)等效应力场，(b)等效应变场 1—5.277 10.0855 Fig.5 Distributions of equivalent stress and strain on the 00.024 0 00.0089 9 cross section during flat rolling.(a)Equivalent stress field, 图7在孔型中轧制时轧件表面的等效应力应变场（增 and (b)equivalent strain field 量150步，0.75s.(a)等效应力场，(b)等效应变场 受到挤压时，液相将优先向应力小的部位流动， Fig.7 Distributions of equivalent stress and strain on the 固相颗粒被压扁拉长，使得轧件边部液相多，固 surface during groove rolling.(a)Equivalent stress field, 相少，固液相分布不均匀，进而造成组织性能的 and (b)equivalent strain field 不均匀 4 有限元模拟结果与分析 3半固态孔型轧制的有限元模拟 孔型轧制组织与平辊轧制组织比较可以发 3.1变形特征 现，沿轧件宽度方向上，孔型轧制的轧件内部组 由于孔型侧边的限制，使轧件保持了良好的 织的固一液两相的分布比平辊轧制时的要均匀 形状，网格畸变较小（图6）.在受到双辊挤压时， 些，尤其体现在轧件的边部位置处，如图9所示，董洪波等 辊 型对 半 固态变形 影 响的三 维有 限元分析 二卜巴口︸日口﹃口︸ 等效应力八刃 伪 等 效应 变 增量 步 ‘如卜﹂匕工口﹄吐坏廿又卜迁阵陌出团叫刀妇 一 一 一 吞一 一 一 一 一 一 一 一刁 一 一 吞一 一一一刁 一习 一 一 一 丫 阅 图 在平辊 中轧制 时轧件表 面 的等效应 力应 变场 增 步 ， · 等效 应 力场 ， 等效应 变场 地 · ， 叫 洲 狱 洲 … 图 车件 在 孔型 中变形 过程 馆 拍班 珑 网格横 向变形 受 到孔 型侧 壁 的限制 ， 网格变得致 密 并沿 轧 向伸 长 但 由于 两 轧辊 与 轧 件接触 时 的 线速 度 不 同 ， 造成 了轧件 弯 曲变形 等效 应 力应 变场 分 析 半 固态 在 孔 型 中轧 制 时 变 形 区 横 截 面 的应 力 、 应 变 场分布 非 常均匀 图 显 示 了轧件表 面 等 效应 力 、 应变变化 情 况 ， 从 图 可 以看 到 ， 在轧 制 过 程 中 ， 轧 件 中部 截 面 上 不 同部 位 的等 效 应 力 、 应 变 的变 化 情 况 截 面 上 取 中心 和 两侧 边 三 个节 点 ， 在 稳 定轧制过程 中 ， 各节 点应 力 、 应 变基 本 相 同 因 为轧件 受 到压 应 力 时 ， 孔 型 限制 了液 相 向侧 边 流 动 ，所 以组 织 也 会 相 对 均 匀 等效应 力 ， 伪 等效应 变 ︷一皿 等 效应 力 一石 ， 等 效应变介以 。 一。 ， 一 ， 一 ， 一习 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一刁 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一刁 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 一刁 图 在 平辊 中轧制 时轧件横截面 上等效应 力应 变场 增 步 ， 等效应 力场 ， 等效应变场 落 卜 恤 二伙廿。 血 山 记 ， 一 祖 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一刁 几… 二二工二二卜一 卜二经 曝 娇尸八 一 「「 一 二 二， 气 尸 丁，」卜丫气 － 一－仁 一刁 习 一刁 一 一 一习 一 月 习 一刃 一刁 受 到挤 压 时 ， 液相将优 先 向应 力 小 的部位 流 动 ， 固相 颗 粒 被压 扁 拉长 ， 使 得 轧 件 边 部 液 相 多 ， 固 相 少 ， 固液 相 分布 不 均 匀 ， 进 而造 成 组 织 性 能 的 不均匀 图 ， 在 孔 型 中轧 制 时轧件 表面 的等效应 力应 变场 增 皿 步 ， 等效应 力场 ， 等效应 变场 巾 作 恤 拍 ， ， 何 血 半 固 态 孔 型 轧制 的有 限 元 模 拟 变形特 征 由于 孔 型侧 边 的 限制 ， 使 轧件保 持 了 良好 的 形 状 ， 网格 畸变较小 图 在受 到双 辊挤 压 时 ， 有 限 元 模拟 结 果 与分 析 孔 型 轧 制 组 织 与 平 辊 轧 制 组 织 比较 可 以发 现 ， 沿 轧件 宽度 方 向上 ， 孔 型 轧 制 的轧件 内部 组 织 的 固 一 液 两 相 的分 布 比平 辊 轧 制 时 的 要 均 匀 些 ， 尤其 体现在 轧件 的边 部位 置 处 ， 如 图 所 示