DEFORM铝合金压缩变形过程孔洞缺陷闭合的研究(4)
同时，有限元模拟技术在板带轧制方面的应用也是日益广泛，不仅能揭示轧制过程中工件内的应力、应变、温度分布规律和几何形状的变化，而且能模拟辊系变形，进而达到控制板形的目的[6]。
1.3.2 DEFORM-3D 在冷镦方向应用
DEFORM-3D 软件冷镦方面的应用如图1.6,图中是一自由镦粗的锻压。毛坯为45 钢,尺寸为Φ100mm×200mm,挤压温度为20℃,挤压设备为压力机。网格单元数预划分为6000 个,体积采用罚因子补偿。模拟可以掌握金属镦粗的情况:镦粗与高径比的关系,掌握出现鼓形与上下砧和工件之间摩擦系数关系。掌握变形应力残余集中、金属的应变大小、材料的性能,为下道次把好毛坯关。
图1.7、1.8是在Deform-3D平台上的网格变形图（圆柱起始高度（step1）为30，镦粗后（step50）为15），图1.9为应力分布等高线，图1.10为应变分布等高线，图1.11为各示意图等高线数据。图1.12 为DEFORM-3D1/4圆柱三文镦粗压力行程曲线。
1.4选题的目的和意义
材料的冶炼过程决定了其内部不可避免地会存在各种缺陷，如果上述缺陷在锻造过程中不能消除而继续存在，会严重降低锻件的使用寿命甚至报废锻件，特别是对于大型锻件如转子、护环、轧辊等，在诸多缺陷中，空洞较为引人注意。空洞型缺陷产生有两个主要原因:其一是炼钢过程中，由于钢水中空气以及炉气的进入，当冶炼时脱氧不良或排气不充分时导致钢中气体含量过多，凝固过程中随温度降低，气体溶解度下降而从钢液中析出，形成内部气泡型空洞;其二是由于凝固过程中产生的缩孔和疏松，使得锻坯中心部位存在枝晶状空洞。这些空洞的存在破坏了金属的连续性，形成应力集中与裂纹损伤，导致锻件寿命缩短以致报废，因此在锻件的锻造过程中，消除其内部空洞缺陷是衡量工艺过程优劣及产品质量高低的重要评价因素。已有研究表明，在金属热成型过程中，空洞的发展具有三种可能:第一，空洞可能经变形后闭合，并通过高温状态下的再结晶过程和原子扩散过程而焊合，使产品性能得到改善;第二，空洞只发生变形，但没有形成带尖端的裂纹;第三，空洞演变成裂纹并进一步扩展，对产品寿命构成严重影响。显然，第二和第三种情况是非常不利的，因为金属的热锻工艺不仅应能够得到所需要的产品形状，而且应保证产品具有良好的机械性能。在高温变形过程中，通过合理确定变形工艺，有可能会使空洞闭合，进一步通过高温下的原子扩散与再结晶过程，使闭合后的缺陷焊合，恢复材料的连续性，改善其机械性能，因此空洞在变形过程中的闭合是消除空洞缺陷的先决条件。对消除锻件内部空洞缺陷的理论研究，是塑性加工领域多年来一直予以高度重视的研究方向。深入认识空洞闭合的变形条件，据此制定锻造工艺，有针对性地消除锻坯内部的空洞缺陷，从而提高锻件特别是大锻件内在质量，有重要的理论意义和广泛的实用前景。
1.5 课题的研究内容
对坯料内部孔洞缺陷的闭合过程进行模拟研究，分析各种工艺条件对坯料内部不同位置处及不同形状的孔洞闭合程度的影响，给出孔洞闭合的规律，并分别从实验验证和物理模拟两个方面验证数值模拟结果的合理性，从而制定合理的镦粗工艺。
1．改变变形程度ε，讨论不同变形程度ε的条件下孔洞的闭合规律。
2．变形程度ε，讨论不同位置孔洞的闭合规律。
3．变形程度ε及孔洞位置，改变孔洞形状（球孔、立方体孔及四面体孔），讨论不同形状孔洞的闭合规律。
4．6061铝实验验证。
5．对试验结果进行分析，整理试验数据，完成论文的撰写。