稀有金属快报
平三角孔型轧制TC4钛合金棒材的
三维弹塑性有限元分析
帅美荣，周存龙，秦建平（太原科技大学，山西太原030024）
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摘要：采用MSC.Mare三维大变形热力耦合弹型性有限元软件和接触分析技术，对Y型轧机轧制TC4钛合金的三维变形过程进行了有限元仿真。以动态图像形式反映了金属变形过程，计算了轧件主要力学参数的分布值和极值，并在实验的基础上作了验证。模拟结果与现场轧机的记录数据十分吻合。表明采用本方法替代传统的通过实
验来获取工艺设计所须参数的方法，可以达到减少实验次数，降低实验成本的目的。关键词：TC4钛合金；Y型轧机；平三角；有限元；模拟况
中图法分类号：TD983 1前言
文献标识码：A
文章编号：1008-5939(2008)0202104
数的方法，减少了实验次数，降低了实验成本，并可获得更为精确的数据。
多年来，我国生产钛及钛合金棒材一般采用旋锻加工工艺，由于此工艺存在道次变形量小、加工时易产生各种表面及内部缺陷、金属损耗大、生产效率低、操作者劳动强度大等缺点。因此目前常采用Y型轧机轧制钛合金。这种轧机是一种采用“单线、无扭、微张力”工艺条件轧制简单断面型钢的连轧机组。在轧制过程中，变形效率高，可连续生产，成材率高，产品综合性能优良。因此在生产中广泛使用。
但是在三辊轧制过程中，金属的三维变形比较复杂，各种力学性能数据和工艺参数的测定较为困难，故本实验以Y型轧机平三角孔型轧制TC4钛合金为例，采用MSC.MARC热力耦合弹塑性有限元及其先进的接触分析技术，对轧制过程进行模拟仿真。对轧件的应力场、应变场、温度场和相关工艺参数进行了分析，总结其分布规律，制定合理的轧辑孔型尺寸、轧件变形参数等。实验证明，采用本方法替代传统的通过实验来获取工艺设计所须参
收稿日期：2007-08-15
2有限元模型的建立 2
将Φ32mm的TC4钛合金棒送入Y型轧机平三角孔型，孔型尺寸如图1所示。本实验轧制工艺参数为：轧件材料TC4钛合金，轧件原始直径 d=32mm，轧辑直径D=350mm，内切圆直径d肉切 =22mm，延伸系数入=1.27，轧辊转速n=20r/min，辊缝S=2mm。
图1平三角孔型示意图 Fig,1Flattriangle pass sheme
作者简介：帅美荣，女，1979年生，硕士，讲师，太原科技大学材料学院，山西太原030024，电话：013935124835