(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111552008.5 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 宁波长振铜业有限公司 地址 315472 浙江省宁波市余 姚市泗门镇 谢家路村 (72)发明人 施利霞　宋卡迪　郭淑梅　徐力军　 (74)专利代理 机构 北京盛凡佳华专利代理事务 所(普通合伙) 11947 代理人 金福坤 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种黄铜线材短流程制备工艺设计与优化 方法 (57)摘要 本发明涉及一种黄铜线材短流程制备工艺 设计与优化方法， 包括在热模拟 机上进行高应变 速率压缩； 构建高应变速率条件 下黄铜本构方程 和热变形加工图； 构建黄铜线材等温反挤压数字 化模拟仿真系统， 面向数字化仿真系统优化挤压 工艺和模具结构； 在此基础上， 进行黄铜线材大 挤压比等 温反挤压， 通过数字化仿真系统和试验 实测反复迭代修正， 优化工艺； 大量采集黄铜线 材等温反挤压生产数据， 采用神经网络映射构建 黄铜线材工艺 ‑组织‑性能对应关系， 构建黄铜线 材短流程制备大数据库， 通过大数据库筛选和迭 代优化挤压工艺。 本发明面向数字化集成优化工 艺， 生产黄铜线材表面质量良好， 组织细小、 均 匀， 综合性能优异， 成材率高， 生产效率高。 权利要求书2页 说明书5页 CN 114239176 A 2022.03.25 CN 114239176 A 1.一种黄铜线材短流 程制备工艺设计与优化方法， 包括如下步骤： (1)机加工水平连铸黄铜铸锭， 制备出高应变速率压缩试验样， 在热模拟机上进行高应 变速率压缩， 获得黄铜在高应 变速率变形 条件下的真应力真应 变曲线； (2)采用步骤(1)所得的真应力真应， 建立黄铜高应变速率变形条件下的本构方程， 采 用材料动态模型构建高应变速率热变形加工图， 分析表征高应变速率条件下， 黄铜微观组 织， 确定适宜 于高应变速率变形的工艺条件； (3)按照线材尺寸规格， 采用三维绘图软件， 在计算机上将黄铜线材大挤压比反挤压过 程三维图形化， 并将建立的三 维图形导入模拟仿 真软件， 利用步骤(2)的高应变速率本构方 程， 模拟仿 真计算黄铜线 材大挤压比反挤压过程， 构建挤压过程数字化系统， 在该系统对不 同工艺参数条件下进行数字化表征， 确定数字化挤压物理成形极限， 通过数字化优化挤压 工艺和模具 结构， 获得 数字化黄铜线材 大挤压比等温反挤压 工艺参数； (4)利用步骤(3)所得数字化挤压工艺参数， 进行黄铜线材大挤压比等温反挤压， 并在 线实时监测挤压出 口温度、 线材尺寸波动范围以及线材表面质量， 并与数字化计算挤压出 口温度和线材尺寸精度进行对比， 通过 数字化和试验实测反复迭代修 正， 优化工艺； (5)采用先进材料测试表征技术， 分析挤压线材的微观 组织和综合性能， 并将组织和性 能数字化； (6)通过大量采集挤压温度、 速度等挤压工艺参数、 模具结构参数、 模具材料性能参数、 线材尺寸、 性能等的大数据库， 采用神经网络映射构建黄铜线 材工艺‑组织‑性能对应 关系， 通过大数据库筛 选和迭代优化 挤压工艺。 2.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 一种 优选的技术方案， 其特征在于： 步骤(1)中所述的黄铜高应变速率高温压缩试验中， 温度范 围为500～750℃， 温度间隔为40～50℃， 应变速率范围为15s‑1～50s‑1， 应变速率间隔为5s‑1 ～10s‑1。 3.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 步骤 (2)的具体过程为： 采用Arrhenius模型建立黄铜高应变速率本构方程， 采用动态材料模型 的Murty失稳准则构件黄铜高应变速率热变形加工图， 采用电子背散射衍射、 透射电镜等先 进测试表征方法分析黄铜高应变速率热变形条件下的微观组织， 通过微观组织和热加工图 相结合， 确定 黄铜高应 变速率热变形时适宜加工和出现失稳的变形 条件。 4.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 所述 的黄铜线 材的反挤压采用多孔挤压模， 在计算机上构建的挤压过程数字化仿真系统可视化 挤压全过程， 精确计算出挤压力、 挤压温度场、 应力场以及应变速率场等相关场量的分布， 可以定量表征挤压变形的均匀性， 通过数字化优化， 改善变形均匀性； 所述的数字化挤压物 理成形极限可以通过挤压成形极限曲线表征(挤压出口温度过热开裂、 组织粗化、 尺寸超 差)。 5.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 步骤 (4)中所述的黄铜线材大挤压比等温反挤压工艺的挤压出口温度波动范围小于 ±10℃， 所 述的等温反挤压变形均匀， 显著降低附加应力， 成形省力， 载荷低、 能耗小。 6.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 步骤 (5)中所述的组织和性能数字表征为将黄铜线的微观组织采用数字描述如晶粒大小采用晶权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239176 A 2粒度表示、 大角度晶界采用15 °、 小角度晶界采用2～15 °之间数据描述， 特殊晶界采用∑3、 ∑9、 ∑27描述； 常规力学性能和冲击性能均可用屈服 强度、 抗拉强度、 延伸率、 断面收缩率、 硬度、 冲击功等的具体数值表示。 7.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 步骤 (6)中所述的大数据库从多批次挤压生产采集， 大数据包括： 黄铜坯料的成分数据、 锭坯加 热过程数据(加热时间、 保温时间)、 模 具结构参数、 模具材质、 模具预热温度、 挤压垫预热温 度、 挤压坯料温度、 挤压出口温度、 黄铜线材规格、 挤压比、 挤压速度、 挤压力、 挤压应变速 率、 线材组织特 征数据、 线材常规力学性能、 冲击性能、 切削性能等。 8.根据权利要求1所述的黄铜线材短流程制备工艺设计与优化方法， 其特征在于： 步骤 (6)中所述的模具材质为高温性能优异的镍基高温和钴基高温合金材料， 防止挤压模具在 高应变速率、 高温、 高载荷下发生变形， 确保线材的尺寸精度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239176 A 3