文／周凌华·湖州机床厂有限公司

基于Deform3D的铜质法兰管的数值模拟及工艺试验

文／周凌华·湖州机床厂有限公司

铜具有良好的耐海水腐蚀性能，含有铜离子的水溶液具有杀菌作用，可以防止海洋生物污损，应用在海运业上已有较长的历史，并取得了非常好的效果。而其中的铁白铜（BFe10-1-1）用于制作舰船上的通海管系，已得到普遍的应用。

铜质管路中的三通接头可通过内高压胀形制造，弯头可通过弯头推弯液压机制造，这些都已经是较为成熟的工艺，唯独法兰管的制造，还处于传统的锻造毛坯后切削加工的阶段，甚至材料浪费率高达60%。

本次数值模拟及工艺试验旨在探索一种新的工艺来生产法兰管（图1），将材料浪费率降至10%以内。

在正式工艺试验前首先使用Deform3D软件，对管件的扩口、压平进行理论分析，而后在理论分析的基础上进行工艺试验。

图1 预期的锻件尺寸

数值模拟

模型建立

由于本次试制零件为完全对称零件，零件及模具的几何形状、物理性质、载荷条件及约束条件都是轴对称，应力、应变及位移均为轴对称。因此，为提高模拟精度，坯料及模具均取用1/4模型座模拟计算。图2所示为零件及模具的几何模型。

挤压参数选取

选取材料为铁白铜，其抗拉强度σb≥275MPa，伸长率δ10≥28%，弹性模量E=100GPa，泊松比为0.3。

图2 零件及模具的几何模型

设定锻造坯料初始温度为800℃，模具预热温度200℃，模具与材料之间摩擦系数为0.3，热交换系数为11W/（m2K）。

由于零件较小，热容量小，散热快，因此设定一较高的挤压速度，设定扩口及压平的速度均为30mm/s。……