王延辉，裴久杨，陶莎

(大连交通大学 材料科学与工程学院，辽宁 大连 116028)*

0 引言

由于在应用连续挤压工艺生产铜扁线时常出现挡料块和模具的破损，造成了生产成本的增大，因此，本文利用DEFORM 有限元模拟软件对不同模具结构的铜连续挤压过程进行数值模拟，并分析对比挤压过程中温度场和应力场的变化，从而为铜连续挤压的模具设计及工艺参数的优化提供理论依据.

1 数值模拟条件

1.1 模具结构

图1 是三种不同结构的模具，通道长度分别为0、3.0和6.0 mm.坯料直径为Φ12.5 mm，产品尺寸为20 mm×5 mm.将挤压轮凹槽及压实轮看作为一个刚性平面［1-2］，采用四面体网格.

图1 模具结构

1.2 材料模型

纯铜的变形抗力模型为:

拟定纯铜力学模型的具体数据如表1 所示［3-7］.

表1 铜的变形抗力

表1 铜的变形抗力(续表)

模拟的初始条件如下:坯料材料:纯铜;挤压轮直径:302 mm;工模具材料:AISI-H13;工模具通道长度:0、3.0、6.0 mm;坯料直径:12.5 mm;坯料初始温度:20℃;界面传热系数:30 N/(s·mm·℃);纯铜的比热容:2.43 N/(mm2·℃);纯铜的热传导率:388 N/(s·℃);摩擦因子:0.95(挤压轮)，0.05(铜与压丝轮)，0.3(其它).

2 数值模拟结果及分析

2.1 温度场

图2 为铜连续挤压过程不同模具结构下金属的温度分布.坯料在挤压轮槽内时，由摩擦产生的热量很小，坯料温度的上升主要源于坯料的塑性变形［8-9］.由图可见，进入镦粗区前坯料温度升高并不明显.在整个镦粗变形区内，越接近挡料块，坯料温度越高，这是由于金属在挡料块的阻挡作用下被迫回流进入模腔，此区域金属的变形最为剧烈和复杂，金属的温度也最……