[发明专利]一种快速准确确定金属塑性成形过程摩擦系数的方法

摘要

本发明涉及金属塑性加工领域，具体是涉及一种能快速准确确定金属在塑性成形过程中摩擦系数的方法。本方法做n组圆环镦粗实验：做第1组，每组3个试样，圆环试样的尺寸比例取外径∶内径∶高度＝3∶2∶1，压下率在50％以下，测量试样变形后的内径、外径及高度，每一尺寸从三个不同方向测量取其均值，计算3个试样的平均内径、外径及高度；计算中性层半径；计算摩擦因子m；计算获得获得最优摩擦因子m_i，求。本发明简单易行，且同时考虑了圆环试样镦粗时的鼓肚及材料硬化行为。克服了以往解析方法不能同时考虑鼓肚及材料硬化行为的缺陷，并且避免了采用标定曲线方法的繁琐数据处理。

主权项

1.一种快速准确确定金属塑性成形过程摩擦系数的方法，其特征在于：设ρ为圆环镦粗时的中性层半径，R₁、R₀、H分别为变形后的内径、外径和高度，根据传统的解析法求得圆环镦粗时的摩擦因子m当ρ≤R₁时：m=H2(R1-R0)ln[(R1R0)21+1+3(R0ρ)41+1+3(R1R0)4(R0ρ)4]]]>(1)当R₁＜ρ＜R₀时：m=H2(2ρ-R1-R0)ln[(R1R0)21+1+3(R0ρ)41+1+3(R1R0)4(R0ρ)4]]]>(2)ρ=(Hi-1R1i-12-HiR1i2)/(Hi-1-Hi)]]>(3)这里H_i-1、R_1i-1为上一时间步的高度及内径，H_i、R_1i为当前时间步的高度及内径；做n组圆环镦粗实验：①做第1组，每组3个试样，圆环试样的尺寸比例取外径∶内径∶高度＝3∶2∶1，压下率在50％以下，测量试样变形后的内径、外径及高度，每一尺寸从三个不同方向测量取其均值，计算3个试样的平均内径、外径及高度；②按公式(3)计算中性层半径；③若ρ≤R₁，按公式(1)计算摩擦因子m；若R₁＜ρ＜R₀，按公式(2)计算摩擦因子m；④按轴对称模型进行有限元建模，按照实验结果设置模拟压下高度及计算步长，采用四边形轴对称单元网格划分，采用刚塑性硬化材料模型：σ＝K(ε₀+ε_p)ⁿ，其中K、n及材料的屈服极限ε_s由材料的单向拉伸实验或材料供应商获得，σ_s与ε₀对应，ε_p为材料的等效塑性应变；⑤按照步骤③确定的摩擦因子，做圆环镦粗的有限元数值模拟，计算式中为步骤(1)得到的平均内径及外径，R′₁、R′₀为数值模拟得到的内径及外径；⑥向上或向下调整摩擦因子，并获得minδ2=min[(R‾1-R1′)2+(R‾0-R0′)2],]]>获得最优摩擦因子m_i。⑦调整圆环镦粗实验的压下高度，重复步骤①～⑥，做第2～3组圆环镦粗实验并计算最优摩擦因子m_i，求