細(xì)晶GCr15合金材料ECAE過(guò)程的數(shù)值模擬及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、材料內(nèi)部晶粒大小對(duì)其宏觀(guān)特性有重要的影響，細(xì)化晶?？梢蕴岣卟牧蠌?qiáng)度、塑性、韌性及耐腐蝕性等。等徑彎角擠壓(ECAE)可以在不改變材料橫截面和成分的條件下使其產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，從而使材料的晶粒得到細(xì)化，通過(guò)對(duì)常用軸承材料GCr15進(jìn)行等徑彎角擠壓(ECAE)處理，使其晶粒得到細(xì)化，以期得到高性能、長(zhǎng)壽命軸承鋼。
　　 本課題基于彈塑性有限元理論，以MSC.Marc軟件為平臺(tái)，對(duì)GCr15鋼的ECAE過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。通過(guò)模

2、擬獲得了模具不同外接圓弧角Ψ、內(nèi)交角Φ以及不同摩擦系數(shù)μ對(duì)GCr15等徑彎角擠壓過(guò)程中擠壓載荷和等效應(yīng)變的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明：擠壓載荷和變形均勻性隨著模具外接圓弧角Ψ的增加而減小，擠壓過(guò)程中載荷的變化分為3個(gè)階段：快速增加階段、過(guò)渡階段、穩(wěn)定階段；擠壓后GCr15試樣大致分為3個(gè)區(qū)域，兩端的變形微小區(qū)和中部變形穩(wěn)定區(qū)。隨著摩擦系數(shù)μ的增加，擠壓過(guò)程中最大擠壓載荷增加的趨勢(shì)在不斷加大；而其等效應(yīng)變分布的均勻性卻在減小，這是由于摩擦系

3、數(shù)越大，試樣與通道壁之間的摩擦力越大，阻礙試樣表層流動(dòng)的作用越明顯，同時(shí)，由于支反力對(duì)擠壓的試樣有推動(dòng)作用，這樣就導(dǎo)致了下部變形的不均勻性向上擴(kuò)展，摩擦力越大這種現(xiàn)象越明顯。隨著模具內(nèi)角Φ的增加，擠壓載荷和變形均勻性都在減小，綜合考慮兩者因素，當(dāng)Φ取120°有利于擠壓過(guò)程的進(jìn)行和擠壓后試樣變形均勻性的分布。通過(guò)對(duì)GCr15鋼等徑彎角擠壓過(guò)程的模擬分析，為擠壓工藝的優(yōu)化和擠壓模具的制作提供了定量的數(shù)據(jù)參考。
　　 根據(jù)模擬結(jié)果選取

4、外接圓弧角Ψ的過(guò)渡半徑為10mm，內(nèi)交角Φ為120°的參數(shù)設(shè)計(jì)并制作了擠壓模具，利用模具對(duì)熱軋態(tài)優(yōu)質(zhì)GCr15鋼進(jìn)行等徑彎角擠壓(ECAE)處理，將處理后的GCr15鋼在銷(xiāo)-環(huán)式的MPV-1500型摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)，考察了等徑彎角擠壓對(duì)GCr15摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)ECAE擠壓工藝處理的GCr15鋼其微觀(guān)組織得到了不同程度的細(xì)化，并且在摩擦過(guò)程中的摩擦系數(shù)及磨損質(zhì)量損失都有顯著的下降，ECAE處理GCr15鋼