精密成形工程

作者：侯文静, 陈鹏, 牛辉, 付伦, 和东平, 王涛

单位：1.太原理工大学 a.机械工程学院 b.先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心,太原 030024; <br>2.金属成形技术与重型装备国家重点实验室,西安 710000

关键词：铜/铝复合管,三辊斜轧,有限元仿真,VUINTER子程序,结合机理

基金：国家自然科学基金区域联合重点项目（U22A20188）; 国家自然科学基金青年科学基金项目A类（52425504）; 山西省基础研究计划（202303021223003）

目的 探究铜/铝复合管三辊斜轧动态成形过程与界面结合规律。方法 基于ABAQUS软件建立了铜/铝复合管三辊斜轧的动态复合有限元模型,并采用VUINTER子程序描述异种金属界面的接触关系,基于此分析了轧制过程中的界面结合演化及金属变形规律。进行了温度为400 ℃、压下量为25%的铜/铝复合管三辊斜轧实验,通过轧后复合管宏观尺寸验证了有限元模型的可靠性,并基于拉剪实验和微观表征手段分析了异种金属结合界面的宏微观特征。结果 仿真分析结果表明,所建立的模型能够模拟铜/铝界面的&#x0201c;变形-结合-成形&#x0201d;动态过程,复合管在三辊斜轧中呈螺旋前进,径向界面经历&#x0201c;圆形-三角形-圆形&#x0201d;的变形过程,且该变形过程与应力场&#x0201c;上升-稳定-回落&#x0201d;、速度场&#x0201c;梯度-同步-差异&#x0201d;、界面结合率&#x0201c;迟滞启动-快速增长-稳定饱和&#x0201d;三阶段变化对应。实验结果表明,制备的复合管宏观形貌完整,界面平直连续,宏观尺寸（直径、长度等）与有限元模拟结果误差不超过5%,有效证明了仿真分析的可靠性。此外,实验分析结果表明,复合管界面拉剪强度约为69.97 MPa,断裂位于铝基体且呈韧性断裂,结合界面处形成了约1.5 &#x003bc;m元素扩散层,实现了冶金结合。结论 所建立的三辊斜轧有限元模型成功模拟了铜/铝复合管动态复合过程,并揭示了金属结合界面在成形过程中场变量的演化规律,可为双金属复合管三辊斜轧工艺研究提供理论指导。

来源：2025年第11期

《精密成形工程》期刊编辑部

查看精密成形工程杂志2025年第11期