鉻銅熱變形研究分析

1、鉻銅熱變形流動(dòng)應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容摘要:摘要：采用恒恒變形率率凸輪壓壓縮試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)對(duì)鉻鉻銅的流流動(dòng)應(yīng)力力進(jìn)行了了實(shí)驗(yàn)研研究，分分析了變變形溫度度、變形形速率、變變形程度度對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力的的影響，同同時(shí)對(duì)不不同的數(shù)數(shù)學(xué)模型型結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行了非非線(xiàn)性回回歸，通通過(guò)分析析比較，提提出了擬擬合精度度高的流流動(dòng)應(yīng)力力數(shù)學(xué)模模型。關(guān)關(guān)鍵詞：鉻銅 流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力 數(shù)數(shù)學(xué)模型型 凸輪輪試驗(yàn)機(jī)機(jī)1 前前言目前前，我國(guó)國(guó)全面系系統(tǒng)地研研究高溫溫高速下下有色金金屬鉻銅銅的流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力數(shù)數(shù)學(xué)模型型較少，而而國(guó)外提提供的流流動(dòng)應(yīng)力力曲線(xiàn)和和數(shù)據(jù)（雜雜志、書(shū)書(shū)）也很很少，而而且基本本上不符符合我國(guó)國(guó)銅品種種生產(chǎn)的的需要。本本文對(duì)鉻鉻銅的

2、流流動(dòng)應(yīng)力力進(jìn)行了了實(shí)驗(yàn)研研究，提提出了適適合熱軋軋銅生產(chǎn)產(chǎn)用的擬擬合精度度高的計(jì)計(jì)算機(jī)控控制用的的鉻銅流流動(dòng)應(yīng)力力數(shù)學(xué)模模型。22 熱變變形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究方方法2.1 設(shè)設(shè)備及實(shí)實(shí)驗(yàn)方法法采用北北京科技技大學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)制造造的凸輪輪式高速速形變?cè)囋囼?yàn)機(jī)，以以等變形形速率壓壓縮兩端端面上帶帶凹槽并并在凹槽槽內(nèi)充滿(mǎn)滿(mǎn)不同軟軟化點(diǎn)的的潤(rùn)滑劑劑的圓柱柱形試件件1，每個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)條條件重復(fù)復(fù)兩個(gè)試試樣。摘要：采用用恒變形形率凸輪輪壓縮試試驗(yàn)機(jī)對(duì)對(duì)鉻銅的的流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力進(jìn)行行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究，分分析了變變形溫度度、變形形速率、變變形程度度對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力的的影響，同同時(shí)對(duì)不不同的數(shù)數(shù)學(xué)模型型結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行了非非線(xiàn)性回回歸，通通過(guò)分

3、析析比較，提提出了擬擬合精度度高的流流動(dòng)應(yīng)力力數(shù)學(xué)模模型。 關(guān)鍵詞詞：鉻銅銅 流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力 數(shù)學(xué)模模型 凸凸輪試驗(yàn)驗(yàn)機(jī) 11 前言言 目前前，我國(guó)國(guó)全面系系統(tǒng)地研研究高溫溫高速下下有色金金屬鉻銅銅的流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力數(shù)數(shù)學(xué)模型型較少，而而國(guó)外提提供的流流動(dòng)應(yīng)力力曲線(xiàn)和和數(shù)據(jù)（雜雜志、書(shū)書(shū)）也很很少，而而且基本本上不符符合我國(guó)國(guó)銅品種種生產(chǎn)的的需要。本本文對(duì)鉻鉻銅的流流動(dòng)應(yīng)力力進(jìn)行了了實(shí)驗(yàn)研研究，提提出了適適合熱軋軋銅生產(chǎn)產(chǎn)用的擬擬合精度度高的計(jì)計(jì)算機(jī)控控制用的的鉻銅流流動(dòng)應(yīng)力力數(shù)學(xué)模模型；同同時(shí)也對(duì)對(duì)我國(guó)的的有色企企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)提供了了一定的的理論和和實(shí)踐依依據(jù)。 2 熱熱變形實(shí)實(shí)驗(yàn)研究究方法 2.11 設(shè)

4、備備及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法 采用北北京科技技大學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)制造造的凸輪輪式高速速形變?cè)囋囼?yàn)機(jī)，以以等變形形速率壓壓縮兩端端面上帶帶凹槽并并在凹槽槽內(nèi)充滿(mǎn)滿(mǎn)不同軟軟化點(diǎn)的的潤(rùn)滑劑劑的圓柱柱形試件件1，每個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)條條件重復(fù)復(fù)兩個(gè)試試樣。其其試驗(yàn)范范圍為變變形溫度度t=55508000，變變形速率率=565/s，變變形程度度=LLnH/h=00-0.69331。試試件尺寸寸見(jiàn)圖11，鉻銅銅化學(xué)成成分為CCu=999%99.5%，CCr=00.5%1%。 為了保證壓壓縮時(shí)使使試件接接近單向向應(yīng)力狀狀態(tài)，必必須使壓壓縮表面面具有良良好潤(rùn)滑滑條件，為為此采用用了玻璃璃粉、高高溫潤(rùn)滑滑脂做潤(rùn)潤(rùn)滑劑。由由于各種種化學(xué)成成分

5、的玻玻璃粉的的軟化點(diǎn)點(diǎn)不同，在在不同的的試驗(yàn)溫溫度時(shí)，同同一玻璃璃粉具有有不同的的潤(rùn)滑效效果。所所以在不不同的試試驗(yàn)溫度度下，應(yīng)應(yīng)采用不不同化學(xué)學(xué)成分的的玻璃粉粉潤(rùn)滑劑劑，對(duì)于于同一潤(rùn)潤(rùn)滑劑，在在相同的的試驗(yàn)條條件下，對(duì)對(duì)于不同同的材質(zhì)質(zhì)如鋼和和銅，其其潤(rùn)滑效效果也不不相同。本本文通過(guò)過(guò)大量實(shí)實(shí)驗(yàn)研究究，對(duì)不不同形變變溫度采采用不同同潤(rùn)滑劑劑，40005500采用高高溫潤(rùn)滑滑脂，55007000采用用本溪硅硅酸鹽研研究所提提供的低低溫玻璃璃粉BDD2潤(rùn)滑滑劑，77508000采用用航天部部六一二二所提供供的防護(hù)護(hù)玻璃粉粉潤(rùn)滑劑劑。試驗(yàn)驗(yàn)表明，由由于采用用上述不不同潤(rùn)滑滑劑作為為端面潤(rùn)潤(rùn)滑，壓壓

6、縮過(guò)程程中未發(fā)發(fā)現(xiàn)試件件有鼓形形，可以以認(rèn)為接接近于單單向應(yīng)力力狀態(tài)。 2.22微機(jī)高高速數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng) 本本系統(tǒng)采采用日本本KIKKUSUUI公司司生產(chǎn)的的DSSS65221雙通通道存貯貯示波器器，通過(guò)過(guò)65222并行行接口與與IBMMPCC2866微機(jī)連連接，實(shí)實(shí)現(xiàn)了瞬瞬態(tài)波形形的采集集2。 凸凸輪形變變?cè)囼?yàn)機(jī)機(jī)最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為4400rr/miin，波波形持續(xù)續(xù)時(shí)間為為81130mms，為為了保證證在如此此短的時(shí)時(shí)間內(nèi)采采到正確確的波形形，在試試驗(yàn)機(jī)上上安裝有有非接觸觸的觸發(fā)發(fā)裝置。本本文數(shù)據(jù)據(jù)處理程程序采用用C語(yǔ)言言編制。 3 熱熱變形實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果及其分分析 33.1變變形溫度度對(duì)流動(dòng)動(dòng)

7、應(yīng)力的的影響分分析 通通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)得知，在在變形速速率、變變形程度度一定的的條件下下，隨著著變形溫溫度的升升高，流流動(dòng)應(yīng)力力下降。鉻鉻銅在熱熱加工過(guò)過(guò)程中，易易發(fā)生軟軟化，隨隨著溫度度的增高高，消除除硬化所所需的均均熱時(shí)間間下降，軟軟化速度度隨著溫溫度的提提高而增增大，溫溫度越高高變形速速率越低低，軟化化過(guò)程的的效果越越大。從從圖2中中可以看看到，流流動(dòng)應(yīng)力力與變形形溫度在在單對(duì)數(shù)數(shù)坐標(biāo)下下成線(xiàn)性性關(guān)系。 3.22變形速速率對(duì)流流動(dòng)應(yīng)力力的影響響分析 實(shí)驗(yàn)表表明，變變形速率率對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力影影響與變變形溫度度有關(guān)。由由圖3可可以看出出，變形形速率與與流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力在雙雙對(duì)數(shù)坐坐標(biāo)下的的變化成成線(xiàn)性關(guān)關(guān)

8、系，變變形溫度度越高，直直線(xiàn)斜率率越大；變形溫溫度越低低，直線(xiàn)線(xiàn)斜率越越小。這這表明在在變形溫溫度較高高時(shí)，變變形速率率對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力影影響大，變變形溫度度低時(shí)，變變形速率率對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力影影響小。 3.3變形形程度對(duì)對(duì)流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力的影影響關(guān)系系 從圖圖4鉻銅銅的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)中中可以看看出，在在變形溫溫度55508800范圍內(nèi)內(nèi)，流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力隨隨變形程程度的增增加而增增大，但但增大到到最大值值后隨變變形程度度的繼續(xù)續(xù)增加而而出現(xiàn)減減小趨勢(shì)勢(shì)。在變變形溫度度低時(shí)，變變形很小小就出現(xiàn)現(xiàn)最大值值。 4 數(shù)學(xué)模模型的建建立及回回歸分析析 4.1數(shù)學(xué)學(xué)模型的的建立 由圖22可以看看出，流流動(dòng)應(yīng)力力與變形形溫度在在

9、單對(duì)數(shù)數(shù)坐標(biāo)下下成線(xiàn)性性關(guān)系，故故建立函函數(shù)式 流動(dòng)應(yīng)力與與變形速速率在雙雙對(duì)數(shù)坐坐標(biāo)下成成線(xiàn)性關(guān)關(guān)系，見(jiàn)見(jiàn)圖3所所示。由由于不同同變形溫溫度下，直直線(xiàn)的斜斜率不同同，所以以變形速速率對(duì)塑塑性流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力的的影響項(xiàng)項(xiàng)中，包包含著變變形溫度度對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力的的影響。根根據(jù)這一一規(guī)律，建建立函數(shù)數(shù)式 流動(dòng)應(yīng)力與與變形程程度的關(guān)關(guān)系（見(jiàn)見(jiàn)圖4所所示）。從從圖中可可以看出出，變形形程度對(duì)對(duì)流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力影響響關(guān)系中中，隨著著溫度的的變化，影影響規(guī)律律也在變變化，所所以我們們?cè)谧冃涡纬潭鹊牡挠绊戫?xiàng)項(xiàng)中，還還考慮了了變形溫溫度對(duì)變變形程度度的影響響，即=t+bbectt。為了了更好地地研究變變形程度度對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力

10、的的影響，本本文共分分析了以以下四種種形式： 以上各式中中b c dd是不同同常數(shù)，與與變形溫溫度有關(guān)關(guān)，是是塑性流流動(dòng)應(yīng)力力。 式式（4）是是根據(jù)最最大值函函數(shù)方程程3進(jìn)行變變換后所所得；式式（5）是是冪函數(shù)數(shù)方程；式（33）是在在式（44）的基基礎(chǔ)上，考考慮了變變形溫度度對(duì)變形形程度的的影響；式（66）是考考慮了變變形程度度0.33對(duì)應(yīng)的的流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力作為為基準(zhǔn)應(yīng)應(yīng)力（變變形程度度影響系系數(shù)為11）進(jìn)行行計(jì)算的的。 根根據(jù)變形形溫度、變變形速率率、變形形程度，對(duì)對(duì)流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力的影影響規(guī)律律，綜合合考慮它它們之間間的影響響關(guān)系，最最后取下下面模型型函數(shù)式式進(jìn)行回回歸計(jì)算算 式中 塑性性流動(dòng)應(yīng)應(yīng)力

11、（MMPa） 變變形速率率（/ss） 變變形程度度（對(duì)數(shù)數(shù)應(yīng)變） t變形溫溫度（） TT=（tt+2773）/10000 UUO,UUI-UU6回歸系系數(shù) 44.2回回歸程序序編制 對(duì)于AA、B、CC模型結(jié)結(jié)構(gòu)回歸歸程序用用C語(yǔ)言言編制，根根據(jù)最小小二乘法法原理4，采采用非線(xiàn)線(xiàn)性化線(xiàn)線(xiàn)性方法法編制回回歸程序序。 對(duì)對(duì)于模型型D，采采用非線(xiàn)線(xiàn)性的帶帶阻尼的的高斯牛牛頓消去去法回歸歸程序進(jìn)進(jìn)行回歸歸處理，該該程序采采用FOORTRRAN語(yǔ)語(yǔ)言編制制。 44.3 回歸結(jié)結(jié)果及回回歸系數(shù)數(shù) 采用用C語(yǔ)言言和FOORTRRAN語(yǔ)語(yǔ)言編制制的回歸歸程序?qū)?duì)鉻銅實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)，依據(jù)據(jù)上述四四種數(shù)學(xué)學(xué)模型結(jié)結(jié)構(gòu)

12、進(jìn)行行回歸。對(duì)對(duì)各種模模型進(jìn)行行綜合分分析，取取擬合精精度高，方方差小，并并符合流流動(dòng)應(yīng)力力與變形形溫度、變變形速率率、變形形程度變變化規(guī)律律的模型型。通過(guò)過(guò)分析比比較，我我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)鉻銅在在5500tt8000溫溫度時(shí)，采采用A模模型方差差最小，擬擬合精度度最好。表表1是在在熱加工工條件下下采用AA模型后后的流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力數(shù)數(shù)學(xué)模型型公式中中的回歸歸系數(shù)。 表1 流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力數(shù)數(shù)學(xué)模型型回歸系系數(shù) 銅銅品種溫溫度范圍圍模型型類(lèi)型UU0U11U2UU3U44U5UU6鉻銅銅5500t7500A100.22214-5.3320990.558744-0.47334-00.5660211.19938-0.8

13、849337500t8000A3.816641.34006-00.4660200.54444-1.0062770.667522-0.263334.4 流流動(dòng)應(yīng)力力曲線(xiàn) 根據(jù)流流動(dòng)應(yīng)力力數(shù)學(xué)模模型A表表達(dá)式及及其回歸歸系數(shù)，本本文給出出了鉻銅銅在不同同變形溫溫度、不不同變形形速率、不不同變形形程度下下的流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力曲曲線(xiàn)（見(jiàn)見(jiàn)圖58）。 5 結(jié)結(jié)論 11）變形形溫度5550t8000時(shí)，鉻鉻銅熱塑塑性流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力數(shù)數(shù)學(xué)模型型采用文文中所示示A模型型擬合試試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)具有較較高的精精度和較較小的方方差。 2）變變形速率率對(duì)流動(dòng)動(dòng)應(yīng)力的的影響關(guān)關(guān)系中，需需考慮變變形溫度度對(duì)變形形速率指指數(shù)的影影響，即即 其中中m=(T)。變形形溫度、變變形速