球面挤压成形金属流动规律的数值模拟研究

为实现以挤压方法代替传统的钻锪工艺来成形球面定位孔,利用刚塑性有限元方法对圆孔的球面挤压成形过程进行数值模拟研究,分析了球面挤压过程中金属的流动规律,并研究了不同预冲孔直径板料挤压后孔径的变化.结果表明:整个成形过程金属的流动规律是先扩孔后缩孔;合理选择预冲孔尺寸是控制挤压成形后孔径尺寸精度的关键.     

细晶T2紫铜微小齿轮体积微成形研究

目的提高体积微成形件的成形质量。方法利用等径角挤压工艺,沿BC路径对T2紫铜试样进行了8个道次的挤压,获得了延伸率高达56.7%的细晶材料。选择DEFORM软件对微小齿轮的成形过程进行了有限元分析,得到了合适的成形工艺参数。结果利用不同组织的材料,成形出了最小模数为0.1 mm,分度圆直径为1 mm的微小齿轮件。结论实验结果表明,与常规多晶材料相比,细晶材料成形的微小齿轮的尺寸精度有了较大提高。     

铝合金翼座热塑性挤压成形模拟分析

目的 采用热塑性挤压法进行近净成形,以克服铝合金切削法工序多、加工余量大、材料利用率低的缺点。方法 利用Deform-3D软件对翼座热塑性成形过程进行数值模拟,分析比较了单向挤压、双向挤压过程的特点、成形效果及所需加载载荷大小。结果 在模拟过程中,单向挤压方案与双向挤压方案均出现了挤压缺陷,通过增加压余厚度成功解决了双向挤压方案的挤压缺陷,且双向挤压所需最大载荷要小于单向挤压。结论 双向挤压方案要优于单向挤压方案。对双向挤压方案进行试验试制,获得了健全的铝合金翼座,为零件大批量生产提供了有力支持。     

基于 Deform-3D 的车用下轴套零件冷挤压模具结构优化设计

目的分析挤压成形中车用下轴套零件成形表面出现的折叠缺陷,优化挤压上凹模的底部出口斜度、下凹模的入口斜度和挤压深度等主要成形工艺参数。方法采用DEFORM-3D软件,对汽车下轴套零件的冷挤压成形工艺进行了系统的有限元数值模拟试验。结果挤压成形模具结构设计不合理,导致在成形过程中模具分型面处金属出现汇流并形成折叠。结论通过优化挤压模具结构,使金属成形良好,无折叠缺陷出现,最终获得了较为合理的冷挤压模具结构。     

金属材料挤压铸造成形技术的研究进展

挤压铸造技术是一种结合了铸造和塑性加工特点的短流程、高效、精确成形技术,广泛应用于机械、汽车、家电、航空、航天、国防等领域生产高性能和高精度的零件。首先简要介绍了金属材料挤压铸造成形技术的特点和历史。重点分析了液态金属压力下结晶的物理冶金行为和力学过程,此外,还总结了挤压铸造技术涉及的材料体系、挤压铸造过程的工艺参数优化、挤压铸造过程的零件成形、挤压铸造过程的数值模拟、挤压铸造成形装备研究方面的研究进展。最后展望了金属材料挤压铸造成形技术的发展重点。     

新能源汽车4032铝合金涡旋件背压成形数值模拟与实验研究

目的 探究新能源汽车空调压缩机涡旋盘静盘成形技术及成形过程,解决新型涡旋盘外圈充填不满的缺陷问题。方法 采用背压挤压与闭式挤压结合的工艺方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,然后结合物理实验对工艺可行性进行验证。结果 获得了成形过程中金属流动规律、载荷变化曲线、应力应变分布和实际成形样件,并将终锻过程分为3个阶段：第1阶段主要是成形涡旋基底;行程到达30%时进入第2阶段,第2阶段成形外圈和涡旋部分,外圈金属流动较涡旋部分金属流动更快,外圈成形完整;行程到达84%时进入第3阶段,成形涡旋的中间部分。终锻过程中,涡旋根部由于形变量较大,存在应力集中现象。终锻快结束时,外圈已经充满,顶部应力增大。结论 成形中预锻的外圈保证了金属的充填,成形完整,成形工艺可行,“两步法”成形可以获得质量良好的涡旋盘。     

某型号十字轴精密成形工艺分析

目的研究十字轴闭塞式单向温挤压成形的可行性。方法根据十字轴的结构特点,确定了成形方案,并利用有限元技术对成形过程进行了数值模拟分析,然后结合物理实验对工艺可行性进行了验证。结果有限元分析和试验结果相吻合,锻件成形效果较好,没有出现充不满、折叠缺陷。结论采用闭塞式单向温挤压成形工艺,获得了满足尺寸要求的十字轴锻件,成形过程稳定可靠,成形工艺可行。     

TU1触头托冷精锻工艺及模具设计

目的针对TU1触头托零件工艺中加工效率低、生产成本高、加工后得到的零件表面质量难以达到要求等缺点,提出了一种新的冷精锻成形工艺方案。方法利用Deform-3D软件对其成形过程进行数值模拟分析,得到变形挤压力及等效应力应变分布规律。结果利用一次挤压能够完全成形斜边槽及端面台阶,并且在此基础上设计了触头托成形模具,通过实验方法成形出了尺寸精度和表面质量均符合要求的零件。结论表明了该工艺方案和模具结构设计的可行性和实用性,为触头托零件的批量生产提供了一种更经济有效的方法。     

空心阶梯轴温挤压成形数值模拟

目的研究空心阶梯轴温挤压成形的可行性。方法根据空心阶梯轴的结构特点,确定了成形方案,并利用Deform-3D软件进行了有限元数值模拟分析,对成形方案进行了验证。结果根据模拟结果得出,锻件的成形效果较好,没有出现充不满和折叠等缺陷,尺寸精度也较好。结论采用温挤压成形工艺成形空心阶梯轴,获得了满足尺寸要求的空心阶梯轴,成形过程稳定可靠,成形工艺可行。     

凸模结构对大截面带筋方筒件挤压力的影响研究

目的 解决大截面铝合金带筋方筒构件在反挤压过程中成形力大的难题，实现在3 000 t压力机下成功制备内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。方法 提出了一种使用新型棱台凸模结构代替平凸模结构的方法，用主应力法得出了棱台凸模结构与平凸模结构的挤压力计算公式，对比分析了2种凸模结构反挤压成形力的大小，并用DEFORM有限元软件模拟分析了不同结构参数下的棱台凸模反挤压过程，最终进行工程试制，验证了反挤压工艺的可行性。结果 通过主应力法得出了方筒形件的变形力计算公式，得出棱台凸模结构反挤压成形力小于平凸模结构反挤压成形力，经模拟分析得出在反挤压过程中棱台凸模结构的最优结构参数为棱台斜角15°、棱台高度40 mm，并在3 000 t压力机上成功制得内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。结论 通过数值模拟分析可知，与采用平凸模结构相比，采用棱台凸模结构时的反挤压成形力降低了约13%，同时减少了挤压变形过程中的金属流动“死区”。经实验验证，在3 000 t压力机上成形了内孔为665 mm× 665 mm的大截面带筋方筒形构件，实现了省力挤压。     

Analytical modeling of the extrusion process using the electrostatics concept

Analytical and numerical modeling of metal forming processes has been studied by many researchers during the past decades. So far, several methods have been introduced to model material behavior during forming processes. In this research, the analogy between the classical plasticity theorem and electrostatic field line formation has been investigated for the first time. It is shown that the velocity potential function of movement in the plasticity and the charge-free electrostatic field are both in the form of Laplace’s relation. The aim of the current research is to model the metal forming processes using the equations governing the electrostatic fields. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, the extrusion process is used as the benchmark. A three-dimensional CAD model of the deformation region is constructed and two different voltages are applied to the entry and exit sections based on the geometrical and extrusion parameters. Then, the Laplace’s relation is solved numerically and the relative extrusion pressure, particle flow path in the deforming region, and maximum plastic strain are calculated.To verify the proposed method, different sections are modeled and the results are compared with those in the literature. Finally, some experimental tests are conducted for the extrusion process of the round billets to complex sections. Significant agreement has been observed between the experimental results and the analytical ones. It is shown that the extrusion process could be modeled easily and accurately using the mathematical formalism of the electrostatics.     

汽车空调压缩机驱动盘冷挤压的 Deform 模拟

采用冷挤压工艺成形汽车空调压缩机驱动盘。用Deform-3D软件对冷挤压过程进行数值模拟,分析了冷挤压成形过程金属流动、等效应变和速度分布等规律。结果表明,用冷挤压工艺成形驱动盘,成形载荷小,充填效果好,材料利用率较高。     

金属基复合材料成形加工研究进展

金属基复合材料的发展极为迅速，应用越来越广泛，但是，金属基复合材料的塑性差，成形困难，成形性能的相关研究较少，阻碍了其实际应用。为此，综述了金属基复合材料的压缩变形、热挤压变形、高温超塑性变形的实验研究现状以及金属基复合材料的成开有机理、相关有限元分析的理论研究新成果，提出了金属基复合材料产业化所面临的问题，同时展望了金属基合材料成形加工的未来发展趋势。     

塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展

塑性有限元法已经成为研究金属体积成形的重要方法。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;综述了金属体积成形过程中锻造、挤压和轧制工艺有限元模拟的国内外最新应用进展,并分析了有限元法在不同工艺中应用的未来发展方向。最后总结了塑性有限元法在金属体积成形领域未来发展的难点和趋势。     

转模挤压成形过程的变形机理研究

针对低塑性合金挤压成形时所需能耗大、材料利用率低等问题,提出了对凹模施加转动的成形新工艺———转模挤压成形技术,并设计了特殊的凹模结构.与芯模转挤压仅适于圆截面制品相比,对凹模施加转动可有效地避免异型截面制品挤出成形时引起的垂直模口部位轴向的＂切断＂等难题.数值模拟及理论分析表明：与普通挤压相比,凹模转挤压成形中塑性区...     

温成形杯形件组织性能研究

为研究杯形件温成形后的组织性能,对某杯形件进行了温挤压-引伸实验,并对所得杯形件毛坯和原材料的金属流线、晶粒度、硬度和拉伸性能进行了测定和分析.结果表明:温成形可使杯形件晶粒细化和均匀化;采用温挤压-引伸工艺成形的杯形件毛坯金属流线完整,硬度和抗拉强度比原材料有大幅度提高,塑性略有降低;采用同样热处理工艺对温成形杯形件与原材料进行处理,杯形件的抗拉强度和塑性都比原材料略有提高.     

杯形件温挤压成形工艺研究

对杯形件的生产进行了精密塑性成形方法的研究,并用有限元模拟软件对挤压过程进行了分析,结果表明,所设计的坯料尺寸及工艺方案是合理的,金属流动均匀,表面质量和尺寸精度都达到要求,大大提高了工件的强度和生产率,达到节省原材料、降低成本的目的。     

Simulation of liquid infiltration and semi-solid extrusion for composite tubes by quasi-coupling thermal-mechanical finite element method

As a new metal forming technology, the liquid infiltration and semi-solid extrusion process can produce various composite parts, such as tubes, bars, and shaped products, in a single process. In this paper, the liquid infiltration and semi-solid extrusion process for forming a composite tube is simulated by means of thermal rigid-plastic quasi-coupling FEM method. The key technologies such as the handling of liquid phase zone, the transition between liquid and solid phase zones, the grid re-meshing method and the establishment of the boundary condition have also been studied. Based on the FEM simulation software developed by the authors and the grid re-meshing technology, the distribution of stress field, strain field and deformation force in the liquid infiltration and semi-solid extrusion process for forming composite tubes are obtained. The deformation force simulation results accord with the experimental data, indicating the reliability of the system. Therefore, the present research is theoretically valuable in the product quality control and the process parameter choice.     

Meso-scaled progressive forming of bulk cylindrical and flanged parts using sheet metal

In microforming, handling and transporting of meso/micro-sized intermediate preforms are difficult due to the influence of adhesive force on preform surfaces. In this research, the fabrication of meso-scaled bulk cylindrical and flanged parts by directly using sheet metal is investigated. The cylinder is made with a single stroke by shearing, while the flanged part is formed progressively via multi-stage shearing and extrusion. In forming of the flanged part, an intermediate preform is fabricated with sheet metal and a pre-pierced hole for positioning. The final part is blanked out from the sheet metal in the last operation. In such a way, the transporting, positioning and ejecting of the flanged part are facilitated. Furthermore, the characteristics of the developed meso-scaled forming process are extensively investigated. The shearing and fractured surfaces on both the cylindrical and flanged parts are found. The surface grains of the blanked cylinder have undergone severe deformation and been hardened, which increases the flow stress of the blanked cylinder. In addition, the longer cylinder and flanged part are obtained with fine-grained material. This implies that a larger amount of material flow to the lateral side of the workpiece in the case of coarse-grained material.     

双金属复合材料固相结合数值仿真研究

基于大变形弹塑性有限元理论,采用ANSYS有限元程序,通过建立合理的有限元分析模型,对Cu/Al双金属复合材料静液挤压固相结合的非稳态过程进行了数值模拟研究,得到了变形体在挤压过程中的等效应力、应变分布及相对滑动量随摩擦系数的变化情况,揭示了组元金属在静液挤压成形过程中的流动规律,指出在一定的变形量条件下,增大内外层金属之间的摩擦系数是较好实现内外层金属固相结合的主要方法.