如何优化轧件形变？

1.用网格法观察轧件的变形

用有限元划分网格的方法，可以观察到楔横轧轧件轧前与轧后金属变形的变化及其特点。图6-2-11为楔横轧轧件轧前与轧后网格变化图。

图6-2-9 选取截面位置示意图

a）L=-1.3 b）L=4.7 c）L=10.7 d）L=16.7 e）L=22.7 f）L=28.7

（L为与斜楔作用位置的距离，mm）

图6-2-10 成形区不动轧件不同截面的等效应变

图6-2-11 轧件网格的变形

a）纵向变形前 b）纵向变形后 c）横向变形前 d）横向变形后

图6-2-11a为轧件轧前外表面上网格划分图，都是接近于正方形的网格。图6-2-11b为轧件轧后外表面变形后的网格图。图6-2-11c为轧件轧前横截面上的网格划分图，都是近似正方形网格。图6-2-11d为轧件轧后横截面变形后的网格。可以清楚看出轴向正方形网格变成长方形网格，径向边长缩短，即径向压缩，而轴向延伸了，同时接近于表面的网格扭曲显著，说明轴向和径向产生了较大的剪切变形。

图6-2-12为轧件纵向按一个网格取出一片，观察轧前轧后的变化。图6-2-12a为轧件轧前网格主视图；图6-2-12b为轧件轧后的网格主视图，图6-2-12c为轧件轧前俯视图；图6-2-12d为轧件轧后俯视图。

图6-2-12 轧件单片网格变形

a）轧前主视图 b）轧后主视图 c）轧前俯视图 d）轧后俯视图

从图6-2-11与图6-2-12中可以看出，在成形区里，网格变形激烈，即由刚进入时的接近正方形变形为结束时的长方形；轧件未进入成形区部分，基本上是正方形；在轧件的端部出现了凹心。(www.xing528.com)

从图6-2-11还可以看出，轧件表面网格轧后沿轴线方向发生了扭转，其扭转方向与轧件旋转的方向相反。图6-2-12a为轧件轧前沿轴线取出一片网格，两条轴线是平行的，图6-2-12b为轧件轧后这片网格的变形。可以清楚看出这片网格发生与轧件旋转相反方向扭转，其原因如图6-2-11所示，由于模具圆周上的B点，其圆周速度小于轧件B点的圆周速度，造成模具给轧件B点一个与旋转方向相反方向摩擦力。实际上不只是B点，在BK这一段都出现与旋转方向相反方向的摩擦力，造成与轧件方向相反的扭转变形。

2.用位移法观察金属的轴向流动

用有限元划分节点的方法，可以观察到楔横轧轧件轧前与轧后任何位置金属流动情况。图6-2-13为轧件节点位置图。图6-2-13a为轧件节点轧前轴向位置图，图中A、B、C、D、E分别为5个截面的轴向位置，之间等分间距为8mm，图6-2-13b为轧件轧前横截面，在纵向直径上划为40个节点，圆心节点为0，往上20个，往下20个。图6-2-13c为轧件节点轧后轴向位置图。图6-2-14为轧件轧后40个节点的轴向位移图，图6-2-15为轧件轧后轴向位置图。

图6-2-13 楔横轧轧件节点位置变化图

a）轧前截面轴向位置 b）截面节点位置 c）轧后截面轴向位置

图6-2-14 轧后轧件各节点的轴向位移量

图6-2-15 轧后轧件各节点的轴向位置

从图6-2-14与图6-2-15可以看出：

1）截面上20个节点轴向位移是不等的，其特点是中心节点0处位移最小，位移随半径方向增加而增大，在节点16～17达到最大，然后递减到节点20。说明轧件外层较中心轴向移动量大，但由于模具给轧件表面的摩擦，最外层的轴向移动小一些，稍里一些最大。

2）轧件截面位置不同，其截面上不同节点的轴向位移也不同，如图6-2-14所示。可以看出，离轧件起楔位置越远，或者说离轧件成形区越近的截面上的20个节点，其轴向位移越大。

3）越靠近轧件的端头，截面上节点的最大位移与最小位移差值越大，如图6-2-14与图6-2-15所示。E截面的位移差值大于D截面的位移差值，而D截面的位移差值大于C截面的位移差值。这是轧件端面出现凹心的原因所在，也是楔横轧变形又一重要特征。

断面收缩率ψ、成形角α和展宽角β对轴向变形的影响，可参阅文献[3]。