低碳钢零件在热挤压过程中温度场、应力场的数值模拟开题报告

1. 研究目的与意义

研究的背景，目的：

低碳钢含有铁素体和珠光体，具有较好的塑性和韧性，常用于建筑构件及一些机械零件领域。但由于含碳量较低，使其强度和硬度较低，使用范围受到局限。采用化学热处理在低碳钢中适当增加碳，氮，硼元素的含量，能够有效地提高钢材表面的耐磨损性能，延长了零件的使用寿命。相对于渗碳和渗氮工艺，渗硼层具有更高的硬度和耐磨性，良好的抗蚀性，红硬性和抗氧化性，适用于在摩擦，腐蚀的环境中服役。

金属塑性成形过程模拟是实现短周期内，以较低成本设计出参数合理的模具，并制订最优的工艺参数，生产出高质量产品，它可以实时描述整个金属塑性成形过程。而要成功实现挤压成形工艺的过程模拟，依赖于许多因素，包括型材和模具尺寸、材料本构关系、摩擦、温度、挤压速度、加热长度等。成熟的仿真分析技术可以有效地降低企业的设计和生产成本，并获取许多常规试验手段无法测得的数据，从而增强企业研发新产品的能力和在市场上的竞争能力。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

1.进行低碳钢热挤压模具结构和生产工艺的初步设计，确定挤压比，挤压速度，变形速度等主要工艺参数的范围。

2.初步分析挤压过程温度场、应力场之间耦合关系，了解挤压的边界条件、初始条件等。分析挤压过程中的受力、传热等过程。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：拟采用deform三维数值模拟软件对低碳钢热挤压过程进行计算，分析应力，温度的变化。基本步骤包括，挤压过程的分析，有限元模型的建立，计算，分析计算结果。

步骤：

1.分析低碳钢热挤压过程，包括传热、塑形变形，温度场与应力场的耦合。

4. 参考文献

1、李传民，王向丽，闫华军，等.deform5.03金属成形有限元分析实例指导教程[m].北京:机械工业出版社，2007.

2、龚红英，朱卉，徐新城. 基于deform-3d的汽车零件冷挤压成形方案研究 [j]. 锻压技术，2010，5:16-19.

3、林高用，周佳，张振峰. 基于deform 2d的纯铜管热挤压过程的数值模拟 [j]. 热加工工艺，2006，5:51-53.

5. 计划与进度安排

1. 2022-3-2～2022-3-15 查阅资料，撰写开题报告和翻译外文资料；

2. 2022-3-16～2022-4-5 查阅资料，分析低碳钢的挤压特点，分析挤压过程的受力；

3. 2022-4-6～2022-5-3 建立有限元模型，分析不同的挤压工艺情况下，模具受力和工件受力；