无缝钢管作为一种经济断面钢材,在国民经济中占有很重要的地位,广泛用于化工、石油、电站、锅炉、航空、汽车、机械制造、船舶、航天、地质、能源、建筑及军工等各个部门。我国目前的无缝钢管主要存在两个问题：一是很多品种质量不够好,一是不能开发生产一些高附加值的品种。而这两个问题直接受二辊斜轧穿孔成品质量的影响,因此,对二辊斜轧穿孔的研究的深入迫在眉睫。有限元模拟被证明是一种研究二辊斜轧穿孔的很好的方法。进行有限元模拟的有限元软件有很多种,本文探讨了主要有限元软件的适用范围,用Marc和Superform软件建立了二辊斜轧穿孔的三维热力耦合模拟,Marc软件不能完整模拟整个斜轧穿孔过程,往往重划分网格后单元数太多,计算成本太大,对计算机的配置要求较高,重划分网格失败；而Superform软件可以完整顺利模拟整个斜轧穿孔过程,其杰出而独特的六面体网格重划分,精细划分盒子和自动步长技术的结合使用,可以达到只对应变速率大和应变大的轧件区段进行单元细化,从轧制出口端出来的荒管区段网格恢复原来粗化水平,网格单元形态好,计算精度得到改善,模拟收敛速度快,并使得单元数较少,计算成本较小,对计算机要求不高,模拟可行性大大提高。进而确定选用Superform软件模拟二辊斜轧穿孔。二辊斜轧穿孔的有限元模拟目前主要有两种方法：一是纯力学模拟,一是三维热力耦合模拟。纯力学模拟节省时间成本,模拟可行性较高,很多学者得到了较好的分析结果,但其与三维热力耦合模拟的分析结果相差多大,可靠度到底有多高,没有明确。本文所取轧件为一个带r=2mm的通心孔的棒体,采用生产的实际穿轧参数分别建立了纯力学模型和三维热力耦合模型,二者的分析结果与物理模拟结果和相关文献结论一致,轧件的纵截面等效应变分布先呈U形,后呈W形,并在后来的穿轧过程中W形的应变分布特征更为明显,这样就验证了用带通心孔的轧件来代替实心轧件的两个模型和的可靠性；并对两模型的模拟结果进行了多参数在分布和对应数值上的对比,得出两者结果较为接近,最大相差10%左右,在一定程度上可以利用纯力学模型代替三维热力耦合模型的结论。然后,详细分析和讨论了二辊斜轧穿孔的纯力学模拟结果。轧制初期轧件的应变成W形分布的主要原因是圆坯在轧辊的拖拽下做螺旋运动导致外层应变大于心部应变,而心部应变又大于过渡层应变,这种应变分布是二辊斜轧穿孔特有的特征,而随着穿孔的进行,W形应变分布特征越加明显,应变分布越不均匀,这是由于顶头的穿孔在起主要作用,使得轧件内外表层应变相差较小,而远大于过渡层；轧制的整个过程,在顶头鼻前部且未与顶头接触的轧件中心小块区域的应力状态为(+,+,+),这在其他文献中未见报道,不同于以往研究的认为在轧制穿孔准备区轧件的应力状态为(+,+,-),这种应力状态不利于塑性变形,易形成裂纹,很好解释了在穿轧过程中轧件中心易出现内撕裂；值得注意的是,在穿轧稳态时,整个轧件中心线的三向应力分布都成U形,这也是由于顶头的穿孔在起作用。
