IN690（Inconel690）合金是一种高强度、良好冶金稳定性的镍基高温变形合金，该合金具有优异的抗多种水性介质和高温气氛侵蚀的能力，在核蒸汽机发生器水反应堆中得到广泛应用。IN690无缝管多采用热挤压的生产方式，由于IN690合金材料变形抗力大，材料流动性差，热加工范围窄等因素，使得管材热挤压过程温升和挤压力都大，成材率低，因此，IN690合金管的生产一直是困扰工业生产的难题。
管材热挤压过程由于摩擦和材料热加工性能的特点，将会产生大量的热，这些热量表现为局部温度的升高。过高的温升将会导致管材局部过烧、管壁产生裂纹等缺陷。因此，温升直接影响钢管热挤压成形的顺利进行及成形件的质量。同时，热挤压过程中的挤压力是设备选择的依据，也是决定钢管热挤压成形顺利进行的关键因素。在以往的研究中，研究人员实验研究了高温合金IN718和GH1140管材挤压成形工艺，发现高温合金管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑方式、挤压速度、挤压比等工艺参数；还分析了IN718不同工艺参数对挤压过程温度场分布和挤压力的影响；研究了不同的挤压温度、挤压比和挤压速度等挤压参数对TC4合金管材挤压成形工艺的影响，以及润滑方式对TC4合金挤压管材表面质量的影响等等。但专门针对IN690高温合金塑性成形进行有限元数值模拟的研究并不多见，特别是挤压工艺参数对温升和挤压力的影响研究较少。
北京科技大学的研究人员基于DEFORM-2D软件建立了IN690合金钢管热挤压过程的计算模型，通过正交实验设计了仿真实验工况，分析了坯料温度（Tb=1000～1200℃），模具预热温度（Td=300～500℃）和挤压速度（ν=20～200mm/s）对温升和最大挤压力的影响规律，并在此基础上建立了最大挤压力和温升关于挤压工艺参数的预测模型。结论如下：
（1）挤压温度上升，挤压力峰值下降，最大降幅为18.8MN，适当提高坯料温度能有效地降低挤压力；挤压速度提高，峰值挤压力有所上升，但上升幅度不大，在3.2～4.1MN。最高温度基本上都在发生塑性变形最为剧烈的模孔附近，最高温升达到了136.04℃。
（2）工艺参数对温度和挤压力影响的因素从强到弱顺序均为：坯料温度A＞挤压速度C＞模具预热温度B；考虑模具强度和挤压力、温升最小原则得到最佳工艺参数组合为：Tb=1200℃，Td=300℃，ν=20mm/s。
（3）在设定的挤压相关参数下，基于模拟计算结果建立起了最大挤压力和温升关于挤压工艺参数的预测模型，预测值与有限元仿真值误差较小，在8%以内。
（晓红）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。