·1540 北京科技大学学报 第33卷 面变形期间受到剪应力和剪应变发生的交变次数也 踪点P,在不同展宽角的横向应力σx、平均应力σm、 与心部破坏程度有关，交变次数越多，越容易造成轧 最大剪应力T和最大剪应变yx,如图5所示. 件心部缺陷可.因此本文通过分析不同展宽角下轧 由图5可见：随着展宽角B的增大，中心点的横 件中心点横向应力σx、平均应力σ、最大剪应力 向应力、平均应力值在楔入段逐渐减小但幅度不大， Tmx最大剪应变yam和交变次数这几个参数(XY面 而在展宽段明显逐渐减小：最大剪应力、最大剪应变 为对称横截面，X向为横向，Y向为纵向，Z向为轴 值整个轧制阶段逐渐减小但幅度不大.说明四个参 向)，揭示展宽角对楔横轧一次成形气门毛坯心部 数中受展宽角变化影响最大的是横向应力和平均应 缺陷的影响规律 力，受展宽角变化影响最大的阶段是展宽段.横向 DEFORM-3D6.0后处理器具有跟踪点功能， 拉应力及静水压力的存在对轧件心部孔腔的形成与 可以跟踪轧件上某点的应力、应变、位移和速度等变 发展有重大影响，它们的大小直接决定轧件心部缺 化.在轧件的原始坯料中心截面上选取两个跟踪 陷的程度.在最大剪应力及最大剪应变变化幅度不 点.选取的跟踪点如图4所示. 大的情况下，横向应力越小及静水压力越大（平均 应力越小)越有利于改善轧件心部缺陷，因此相对 较大的展宽角有利于改善心部缺陷.从图中看，展 宽角取8°40和9°40时应力应变整体值相差不大， 但940时应力应变值波动幅度较大，不稳定.综合 来看，展宽角取840中心点的横向应力、平均应力、 图4轧件跟踪点的选取 Fig.4 Trace points of a rolled piece 最大剪应力和最大剪应变值更小且整体走势相对 平稳. 2.1不同展宽角B下跟踪点的应力应变场 2.2交变次数对心部缺陷的影响规律 为清晰把握不同展宽角下轧件心部质量规律特 在楔横轧轧制过程中，轧件每旋转一周，轧 点，将表1中工况进行有限元数值模拟，得到中心跟 件心部单元的任一方位都会经历两轮应力循环， 160r 120r a 140 100 120 100 40 40 -.-640 -.-5940 -·-740 0 -.-6040 -,-840 -740 --9°40 20 =*=8940 40 =。-940 000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 -002040608101214161820 轧制时间/s 轧制时间⅓ 100 0.6 d 0.5 -*-540 --540 60 -·-640 0.4 -·-6940 --740 --740 --840 --9°40 0.3 --840 0 -·-9°40 0.2 20 01 全空由中待 00.20.40.60.81.0121.41.61.82.0 00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 轧制时间 轧制时间 图5不同展宽角下P,点应力应变值对比(a=26°，山=71.8%，T=1150℃).(a)横向拉应力：(b)平均应力：(c)最大剪应力：(d)最大剪 应变 Fig.5 Stress and strain of Point P at different stretching angles (a=26,=71.8%,T=1150 C):(a)transverse tensile stress:(b)mean stress:(c)maximum shear stress:(d)maximum shear strain北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 面变形期间受到剪应力和剪应变发生的交变次数也 与心部破坏程度有关，交变次数越多，越容易造成轧 件心部缺陷［9］． 因此本文通过分析不同展宽角下轧 件中心点横向应力 σX、平均应力 σm、最大剪应力 τmax、最大剪应变 γmax和交变次数这几个参数( XY 面 为对称横截面，X 向为横向，Y 向为纵向，Z 向为轴 向) ，揭示展宽角对楔横轧一次成形气门毛坯心部 缺陷的影响规律． DEFORM--3D 6. 0 后处理器具有跟踪点功能， 可以跟踪轧件上某点的应力、应变、位移和速度等变 化． 在轧件的原始坯料中心截面上选取两个跟踪 点． 选取的跟踪点如图 4 所示． 图 4 轧件跟踪点的选取 Fig． 4 Trace points of a rolled piece 图 5 不同展宽角下 P1点应力应变值对比( α = 26°，ψ = 71. 8% ，T = 1150 ℃ ) . ( a) 横向拉应力; ( b) 平均应力; ( c) 最大剪应力; ( d) 最大剪 应变 Fig． 5 Stress and strain of Point P1 at different stretching angles ( α = 26°，ψ = 71. 8% ，T = 1 150 ℃ ) : ( a) transverse tensile stress; ( b) mean stress; ( c) maximum shear stress; ( d) maximum shear strain 2. 1 不同展宽角 β 下跟踪点的应力应变场 为清晰把握不同展宽角下轧件心部质量规律特 点，将表 1 中工况进行有限元数值模拟，得到中心跟 踪点 P1在不同展宽角的横向应力 σX、平均应力 σm、 最大剪应力 τmax和最大剪应变 γmax，如图 5 所示． 由图 5 可见: 随着展宽角 β 的增大，中心点的横 向应力、平均应力值在楔入段逐渐减小但幅度不大， 而在展宽段明显逐渐减小; 最大剪应力、最大剪应变 值整个轧制阶段逐渐减小但幅度不大． 说明四个参 数中受展宽角变化影响最大的是横向应力和平均应 力，受展宽角变化影响最大的阶段是展宽段． 横向 拉应力及静水压力的存在对轧件心部孔腔的形成与 发展有重大影响，它们的大小直接决定轧件心部缺 陷的程度． 在最大剪应力及最大剪应变变化幅度不 大的情况下，横向应力越小及静水压力越大( 平均 应力越小) 越有利于改善轧件心部缺陷，因此相对 较大的展宽角有利于改善心部缺陷． 从图中看，展 宽角取 8°40'和 9°40'时应力应变整体值相差不大， 但 9°40'时应力应变值波动幅度较大，不稳定． 综合 来看，展宽角取 8°40'中心点的横向应力、平均应力、 最大剪应力和最大剪应变值更小且整体走势相对 平稳． 2. 2 交变次数对心部缺陷的影响规律 在楔横轧 轧 制 过 程 中，轧 件 每 旋 转 一 周，轧 件心部单元的任一方位都会经历两轮应力循环， ·1540·