球面端坯料热滚切成形仿真及机理分析

摘要

坯料端部预加工成球面状是改善楔横轧件凹心缺陷的有效方法.为了避免传统机加工制坯带来的材料损失,本文提出了一种基于金属塑性成形的球面端部热滚切成形方法.建立了球面端坯料热滚切成形的有限元模型,通过仿真分析了成形过程中滚切区金属的位移场变化规律和应变场分布特征,阐述了球面端坯料的成形机理以及在挡块作用下堆料的抑制机理,并对所得球面端坯料进行了楔横轧仿真.研究表明,球面端坯料热滚切成形是棒料滚切区金属在刀具作用下发生径向压缩、切向扩张和轴向延伸,最终断裂并获得球面端部的过程;堆料的产生是滚切区表层金属轴向流动不及时导致的,挡块的滚压作用能够促使堆料沿轴向排开,改善端部质量;热滚切所得球面端坯料具有与理想球面端坯料相近且良好的凹心抑制效果,可为实现无料头轧制提供思路和理论支持.