·1486 北京科技大学学报 第32卷 1200 将其他参数定为坯料预热温度1100℃摩擦因数 1150 0.03并在调整挤压速度时保持不变.由图7可见， 1100 随着挤压速度的提高，变形区坯料的应变速率越大， 1050 …最高温度 使得单位时间的变形功变大，出口处的最高温度由 一最低温度 E1000 1123℃升高到1155℃.出口处温度先随着挤压垫 950 的位移增加小幅度地上升，之后不断减少，说明 900 690合金与铝、镁等有色金属的挤压过程温度变 850- 化不同，出模孔处制品的温度呈下降趋势而并非升 800 高.同时通过模拟结果得出，当挤压速度小于 506 20 40 60 80 100 100ms,挤压垫位移大于41m时，出口处的温 挤压垫位移mm 图5温度随挤压垫位移的变化 度小于坯料预热温度1100℃；而挤压速度大于 Fg 5 Variation of mperaure with extuson pad displacement 200ms时，其出口温度均大于1100℃.随着挤 是挤压制品在出模孔处的温度.精确控制挤压过程 压速度的降低，出口温度下降的幅度变大：挤压速度 中模孔附近的温度变化，对于获得形状与尺寸精确、 为400ms时，其出口处温度的范围为1152~ 1145℃挤压速度为50mms时，出口处温度范围 组织性能沿断面和长度方向均匀一致的制品，提高 成品率与挤压生产效率均具有十分重要的意义9. 为1123~1050℃.这表明挤压速度过慢会使得出 挤压变形时金属发生动态再结晶，当挤压制品流出 口温度下降严重，可推测变形区的温度可能进入塑 模孔时，金属停止发生变形，将发生亚动态再结晶及 性较差温度范围，从而影响产品质量.因此为了保 静态再结晶，制品的温度影响亚动态及静态再结晶， 证得到较好的产品质量，应当保证较高的挤压速度. 进而对产品的质量产生重要影响. 1160 本文取挤压制品刚好流出模孔时横截面上的等 1140 距离四个点(~4)的温度进行研究，如图6的 1120F ~4所示.为分析方便，定义出口温度T为 6=(T++T+T)/4 (2) 式中，T~T分别为同一时刻四个点~4的温 1080 50mm-+ 度值. -100mm% 1060- -200 mm-s ,··300mms 一400mm·、- 104 30 35 40 45 挤压垫位移mm A区放大图 图7不同挤压速度下出口温度随挤压垫位移变化 Fg7 Variat ion of outket temperaure with extrusion pad displace ment at diffe rent extrusion speeds 3.2坯料预热温度对出口温度的影响 坯料在挤压前进行预热以保证变形时材料的组 织为单一奥氏体，同时预热会使材料的屈服极限降 图6模孔出口特征位置示意图 Fg 6 Feature positions at the die hole'soutlet 低从而降低挤压力，所以升高预热温度可以改善加 工工艺，但是另一方面影响界面传热的大小，预 同时，定义出口的温升△为 热温度越高，坯料与工模具的温差越大，坯料热量丧 △T=G一工ie: (3) 失也较大，并且模具温度升高越快，对模具使用寿命 式中，工为坯料预热温度. 产生影响.本文模拟中选取四种坯料预热温度为 3.1挤压速度对出口温度的影响 1100℃、1150℃、1200℃和1250℃.为了研究坯料 结合高温合金挤压速度范围和钢管挤压机的极 预热温度对挤压过程出口温度变化的影响，将其他 限挤压速度，选取挤压速度为50~400ms'.为 参数设定为挤压速度200mms,摩擦因数0.03 了研究挤压速度对挤压过程出口温度变化的影响， 并在调整坯料预热温度时保持不变.由图8可知：北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 5 温度随挤压垫位移的变化 Fig.5 Variationoftemperaturewithextrusionpaddisplacement 是挤压制品在出模孔处的温度 .精确控制挤压过程 中模孔附近的温度变化,对于获得形状与尺寸精确 、 组织性能沿断面和长度方向均匀一致的制品 , 提高 成品率与挤压生产效率均具有十分重要的意义 [ 9] . 挤压变形时金属发生动态再结晶, 当挤压制品流出 模孔时 ,金属停止发生变形 ,将发生亚动态再结晶及 静态再结晶 ,制品的温度影响亚动态及静态再结晶 , 进而对产品的质量产生重要影响. 本文取挤压制品刚好流出模孔时横截面上的等 距离四个点 (P1 ～ P4)的温度进行研究, 如图 6的 P1 ～ P4所示.为分析方便 ,定义出口温度 TO为 TO =(T1 +T2 +T3 +T4 )/4 (2) 式中, T1 ～ T4 分别为同一时刻四个点 P1 ～ P4的温 度值. 图 6 模孔出口特征位置示意图 Fig.6 Featurepositionsatthedieholesoutlet 同时,定义出口的温升 ΔTO为 ΔTO =TO -Tbillet (3) 式中, Tbillet为坯料预热温度 . 3.1 挤压速度对出口温度的影响 结合高温合金挤压速度范围和钢管挤压机的极 限挤压速度, 选取挤压速度为 50 ～ 400 mm·s -1.为 了研究挤压速度对挤压过程出口温度变化的影响 , 将其他参数定为坯料预热温度 1 100 ℃, 摩擦因数 0.03, 并在调整挤压速度时保持不变 .由图 7可见, 随着挤压速度的提高,变形区坯料的应变速率越大, 使得单位时间的变形功变大, 出口处的最高温度由 1 123 ℃升高到 1 155 ℃.出口处温度先随着挤压垫 的位移增加小幅度地上升 , 之后不断减少, 说明 IN690合金与铝、镁等有色金属的挤压过程温度变 化不同,出模孔处制品的温度呈下降趋势而并非升 高 [ 9] .同时通过模拟结果得出, 当挤压速度小于 100 mm·s -1 , 挤压垫位移大于 41 mm时 ,出口处的温 度小于坯料预热温度 1 100 ℃;而挤压速度大于 200 mm·s -1时 ,其出口温度均大于 1 100 ℃.随着挤 压速度的降低 ,出口温度下降的幅度变大:挤压速度 为 400 mm·s -1时 , 其出口处温度的范围为 1 152 ～ 1 145 ℃;挤压速度为 50 mm·s -1时 ,出口处温度范围 为 1 123 ～ 1 050 ℃.这表明挤压速度过慢会使得出 口温度下降严重, 可推测变形区的温度可能进入塑 性较差温度范围 ,从而影响产品质量 .因此为了保 证得到较好的产品质量 ,应当保证较高的挤压速度. 图 7 不同挤压速度下出口温度随挤压垫位移变化 Fig.7 Variationofoutlettemperaturewithextrusionpaddisplace￾mentatdifferentextrusionspeeds 3.2 坯料预热温度对出口温度的影响 坯料在挤压前进行预热以保证变形时材料的组 织为单一奥氏体, 同时预热会使材料的屈服极限降 低, 从而降低挤压力 ,所以升高预热温度可以改善加 工工艺 [ 10] , 但是另一方面影响界面传热的大小, 预 热温度越高,坯料与工模具的温差越大 ,坯料热量丧 失也较大 ,并且模具温度升高越快 ,对模具使用寿命 产生影响 .本文模拟中选取四种坯料预热温度为 1 100 ℃、1150℃、1200℃和 1 250 ℃.为了研究坯料 预热温度对挤压过程出口温度变化的影响, 将其他 参数设定为挤压速度 200 mm·s -1 , 摩擦因数 0.03, 并在调整坯料预热温度时保持不变.由图 8 可知: · 1486·