斜轧磷铜球成形过程的数值模拟

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螺旋孔型斜轧技术是一种连续、局部加载的回转成形工艺,具有生产效率高和材料利用率高、产品质量好、成本低等优点,在实际生产中得到了日益广泛的应用。 随着电子技术的飞速发展,各种电路板的生产需求量大大增加,铜球作为电镀阳极是电路板生产的重要原材料。铜球的传统生产工艺为:连铸—锻造—抛光,该工艺生产效率低,材料消耗大,工人劳动强度大,产品质量较差。为此,北京科技大学零件轧制研究中心开展利用斜轧技术生产阳极磷铜球的实验研究,并生产出阳极磷铜球。但是其质量有待于进一步提高,生产品种有待扩大;为提高质量和扩大应用范围,本文开展斜轧磷铜球成形过程的数值模拟,对变形机理进行详尽的分析。 通过对斜轧工艺特点的分析,确定了单叶双曲回转面作为斜轧轧辊的顶圆曲面模式,应用空间曲面包络理论得出了斜轧球类零件辊型型腔的曲面方程,通过VC++编程和Pro/E建模建立了球类斜轧辊的实体模型。 利用有限元软件DEFORMTM模拟了斜轧磷铜球的轧制过程,首次将有限元数值模拟分析方法应用于螺旋孔型球类零件斜轧工艺研究中。针对磷铜球这种新型的产品,在DEFORM中建立了斜轧磷铜球的材料数据库和有限元分析模型,首次实现了螺旋孔型球类零件斜轧过程的数值模拟,反映出轧件的成形。 通过对斜轧磷铜球轧制过程的数值模拟,得到了轧件变形过程中不同时刻、不同部位的应力场、应变场以及温度场分布规律。在进行分析后,初步分析了斜轧磷铜球的变形机理和金属流动规律,揭示了轧件出现环沟的原因并提出解决措施。分析了斜轧磷铜球变形过程中出现的中心疏松,提出了斜轧铜球内部的疏松是在交变应力作用下产生的低周损伤和破坏。 对连接颈上的应力应变场分布规律进行了较全面系统地分析,初步揭示了连接颈早断的位置和产生的原因,并提出了预防措施,对实际生产具有一定指导作用,为模具设计和和工艺参数的确定提供了重要的理论依据。
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