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等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)大应变技术是通过强烈塑性变形而获得超细纳米晶材料的有效方法,但其仍存在不能连续加工的问题,因此,探索新型连续ECA大应变技术是近年来研究的热点。本文借助于DEFORM-3D有限元仿真软件对驱动轮扭矩分散型连续ECA大应变技术、滑块结构连续ECA大应变技术和板材连续剪切(C2S2)大应变技术等几种连续ECA大应变技术进行了仿真模拟和特性分析,所取得的创新成果如下:
对首次提出的扭矩分散型连续ECA大应变技术的研究发现,该新型驱动工艺可以实现工件长度不受限制的连续量化生产,而且具备了各驱动轮扭矩分布均匀的独特优点。随着摩擦系数的增加,应变值增加,应变均匀性不受影响,能量消耗明显减少。驱动轮角速度匹配方式对应变大小、应变均匀性、扭矩分布和能量消耗具有显著影响。
对首次提出的滑块结构连续ECA大应变技术的研究发现,水平滑块速度、摩擦系数和驱动轮角速度匹配方式是滑块结构连续ECA大应变技术的重要影响因素。随着滑块速度增加,应变值逐渐减小,应变均匀性增强,工件输出速度明显提高,主驱动轮扭矩百分比增加,能量消耗减少。随着摩擦系数的增加,应变值逐渐增加,应变均匀性变化不大,工件输出速度增加,主驱动轮扭矩波动幅度增加,扭矩分布更均匀。驱动轮角速度匹配方式对应变大小、应变均匀性、扭矩大小、扭矩分布和能量消耗具有显著影响。
对C2S2大应变技术的研究发现,驱动轮压下率和摩擦系数是C2S2大应变技术的关键技术参数。综合各项分析,合理确定出保证大应变、低能耗、高工件几何尺寸恢复率的驱动轮压下率为10%;随着摩擦系数增加,应变值呈增加趋势,应变均匀性没有明显影响,工件输出速度增加,能量消耗减少。