铜连续挤压的有限体积法数值模拟

对铜母线连续挤压过程的几何模型进行简化,基于MSC.Superforge软件平台,对铜母线连续扩展成形过程进行了数值模拟,确定了压下量为铜杆料直径的25%时为压实轮对铜杆压下量的最佳值,分析了铜连续挤压成形过程中坯料在挤压轮沟槽内的温度分布,指出在铜的连续挤压过程中,坯料的温度上升主要源于坯料的塑性变形.结果显示,铜坯料作用在腔体挡料块上的压力高达528～600 MPa,在坯料镦粗段前偶尔会发生折叠回流,这是造成连续挤压产品表面产生较大气泡和冷拔时断线质量缺陷的重要原因之一.为了避免金属流动造成的产品质量缺陷并提高腔体的使用寿命,应对腔体、挤压轮进行优化设计.     

铜连续挤压扩展成形温度场的分析

文章通过有限元数值模拟分析了铜连续挤压扩展成形中温度场的分布规律。连续挤压扩展成形过程中温升主要集中在变形和摩擦剧烈的区域。整个扩展挤压过程中最高温度出现在直角弯曲区靠近挡料块的附近,可达到700℃以上。从变形和摩擦的角度分析了坯料在挤压轮径向的温度分布的特点。从变形和传热的角度分析了金属在扩展挤压区宽度和厚度方向温度分布特点,以及温度对产品成形性的影响,并进行了现场温度测试,用热电偶采集腔体密封面和扩展腔的温度,实验结果与模拟结果吻合,为铜连续挤压扩展成形性的研究提供了依据。     

铜镁合金线材连续挤压扩展变形行为研究

利用刚塑性有限元软件Deform-3D对铜镁合金线材连续挤压变形过程进行数值模拟,分析变形区坯料的温度场与速度场,研究其扩展变形行为,分析了扩展腔内各部分变形坯料的宏观硬度和微观组织。结果表明,坯料在腔体入口处流动速度最快,变形温度最高,扩展腔的两侧大部分为变形死区,流动速度接近零,变形温度最低。从腔体入口到模具出口,坯料流动速度逐渐减小,变形温度逐渐降低。从腔体中心向两侧,坯料流动速度逐渐减小,变形温度逐渐降低。与挡料块接触部分的坯料,硬度最高,晶粒细小。扩展腔两侧的坯料,硬度最小,晶粒粗大。     

轧辊压下量对铜板带连挤连轧的影响

通过采用DEFORM软件模拟铜板带连挤连轧存在微张力时的成形过程,分析了在不同的轧辊压下量下,板带的温度场、等效应力、挤压轮和轧辊扭矩、腔体在Z轴方向上承受的平均载荷和轧制力分布情况。结果表明,增加轧辊压下量,坯料在挡料块、腔体扩展区、模具出口和轧制变形区的温度下降,坯料在模具出口区的等效应力下降,而在轧制变形区坯料的等效应力值增大,轧辊的平均扭矩和轧制力也增大;当轧辊压下量为4mm和6mm时,挤压轮的最大扭矩和腔体在Z轴方向上承受的平均载荷小于轧辊压下量为2mm和8mm时。连续挤压挤出板带尺寸为120mm×10mm,轧辊的压下量为4mm~6mm时,更适合铜板带的连挤连轧。通过试验验证了数值模拟结果的可靠性。     

基于有限元法的铜母线连续挤压扩展成形过程的数值模拟

基于刚粘塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM3D,对铜母线连续挤压扩展成形过程进行模拟,分析模腔内部金属的流动规律以及温度场、速度场、应力应变场的分布情况.模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中在挡料块附近和挤压模腔中心区域,上述区域的温度高、应力应变大.模拟结果对实际生产具有很好的指导作用.     

压实轮压下量对宽铜带连续挤压过程的影响

利用DEFORM-3D软件,对宽铜带连续挤压的压实轮压下过程进行数值模拟,获得坯料在不同压下量下的等效应力、等效应变、温度和挤压轮扭矩的分布情况.结果表明:在同一压下量下,坯料的等效应力和等效应变在压实轮压下过程中都逐渐增加;当金属进入到轮槽内并与挡料块接触间,坯料的等效应变保持不变,而等效应力则急剧降低;当金属流人到腔体内时,坯料的等效应变又急剧增加.随着压下量增加,在整个连续挤压过程中坯料的等效应力、等效应变、温度和挤压轮扭矩都增加.通过点的跟踪分析和挤压轮扭矩分析可知,压实轮压下量为6 mm时更适合宽铜带连续挤压.     

基于Deform-3D软件铜扁线连续挤压过程数值模拟

对铜扁线连续挤压的几何模型创建、模拟参数设定、网格划分、步长设定、模拟结果进行研究。结果表明,挤压过程包括压实咬合、填充、镦粗、挤压4个阶段,金属变形剧烈部位主要集中在堵头附近、堵头与挤压轮之间的泄漏处和挤压模定径带附近,同时变形温度较高、等效应变较大;由速度的分布可知,金属在填充阶段流动较快;从挤压轮扭矩图可知,金属在镦粗阶段,当完全填充满模腔及扩展区,挤压轮扭矩值达到最大。     

半轴套管热挤压成形数值模拟与实验

根据半轴套管零件的特点,确定了热挤压成形工艺方案,采用DEFORM-3D有限元软件对成形过程进行数值模拟,分析坯料在制坯、正挤压和镦粗法兰3个工序中的应变分布、温度场分布和金属流动规律,得到了凸模载荷-行程曲线图;预测成形过程中缺陷产生的可能性,并分析坯料加热温度、凸模挤压速度、模具预热温度3个主要因素对正挤压成形效果的影响。生产验证了该热挤压工艺的可行性,为半轴套管的实际生产工艺的制定提供了参考依据。     

螺旋钻杆接头成形工艺方案设计及数值模拟分析

针对螺旋钻杆接头的结构特点,提出实心坯料复合挤压和空心坯料开式反挤压两种工艺方案.借助塑性有限元分析软件,模拟了两种方案的成形过程;针对空心坯料开式反挤压方案中出现镦粗失稳现象进行分析,提出在凸模工作带前端设计引导区的解决方案,并分析比较了两种方案的成形力情况.模拟结果显示,空心坯料开式反挤压比实心坯料复合挤压成形力降低了87.3％.工艺试验表明,空心坯料开式反挤压方案可成形出合格的冷挤压件.     

腔体结构对连续挤压金属流动的影响

以一次扩展腔、二次扩展腔的通道长度、进料口高度及二次扩展角4个腔体主要参数为研究对象,通过正交试验,设计9组腔体结构。基于DEFORM-3D软件平台,对上述腔体结构的铜带坯连续挤压过程进行数值模拟,以模口处金属流速标准偏差为指标,通过极差分析,得到利于金属流动的最优腔体结构,该结构能够降低金属流动速度差,提高产品成形质量。最优腔体结构温度场的数值模拟结果表明,最优腔体结构的温度合理,有利于延长工模具寿命;对最优腔体及其余两种腔体结构的挤压成形过程进行物理模拟,结果显示,最优腔体结构的流动均匀性较其他两种腔体结构好,与数值模拟结果吻合。     

直齿圆柱齿轮镦挤精锻模拟

在总结各种直齿圆柱齿轮精锻工艺的基础上 ,设计了一种直齿圆柱齿轮镦挤精锻工艺和模具 ,并进行了实验和上限模拟。实验模拟证明采用该工艺可以获得满意的直齿圆柱齿轮锻件 ,并表明在变形过程中坯料芯部存在一轴对称变形区。上限模拟通过所设计的简便精确的动可容速度场 ,获得了变形力和轴对称变形区的变化规律。两种模拟结果较为吻合。     

不锈钢管接头成形过程的有限元模拟与实验研究

根据不锈钢管接头的形状结构特点和材料成形性能，确定该零件可采用正挤压——镦粗二次成形和一次正挤压成形两种工艺进行加工。运用有限元软件Deform-3D对确定的成形工艺过程进行模拟分析，得到金属变形和载荷变化等规律，通过工艺实验，验证模拟分析结果。结果表明：采用正挤压——镦粗二次成形时工艺力较小、变形均匀性好，采用一次正挤压成形工艺力大。     

块体材料连续变断面循环挤压形状参数的优化

采用连续变断面循环挤压(Continuous Variable Cross-section Recycled Extrusion,CVCE)法对矩形截面的铸态铅块进行挤压和回复镦粗变形,研究了原始坯料高径比、挤压角度等形状参数对块体变形后的外部形状和内部金属流动规律的影响。结果表明:经CVCE工艺镦粗后的试样,由于金属的径向流动和侧面金属翻平的共同作用,导致上底面面积增大,这种变形自上而下依次渗透并逐层减少;坯料在竖直方向上受到挤压而产生的变形有传递的作用,自上而下,各层的压缩量逐渐减少。当挤压角度为6°、原始坯料高径比为1.83时,循环挤压回复到原始形状的效果最好,且制品表面质量更好,内部金属流动较为均匀。     

多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺

针对某型号多台阶轴头形状尺寸及冷精锻工艺特点,采取挤压、镦粗、缩径等不同工艺在工序内结合应用的方法,制定了多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺。通过数值模拟和实验研究相结合的方法,对所制定的工艺进行分析研究,最终获得了两道工序成形8个台阶尺寸的多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺,并在实验过程中采用了高分子润滑剂,进一步缩短了从下料到最终成形的整个工艺流程。结果表明:通过合理分配各工序变形量、工序内多种冷锻工艺结合应用的方法,可有效减少台阶轴冷精锻成形工序总数,实现在普通压力机上的高效率生产;Deform-3D模拟软件对工艺的模拟结果与实验结果相一致,说明有限元模拟对成形效果、压力大小的预测是可行的。     

圆柱形坯料与凹形坯料镦粗过程中典型点的加载轨迹及应力分布的对比

利用有限元法对圆柱形坯料及凹形坯料镦粗过程的数值模拟结果，给出了工件变形区中典型点在屈服表面上的加载轨迹，通过对加载轨迹的研究，揭示了凹形坯料缴粗不易出现纵向裂纹的原因。     

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。     

铜母线大扩展比连续挤压成形过程的数值模拟

基于连续挤压法加工铜母线是一种成形稳定、节约能源的新型铜母线生产工艺,但对于铜母线大扩展比连续挤压成形规律尚需深入研究。该连续挤压成形过程具有变形剧烈难于扩展成形的特点,因此本文针对铜母线大扩展比连续挤压成形设计了曲面过渡的阻流环结构,根据设计出的阻流环结构进行了有限元模拟分析,掌握了铜母线在大扩展比条件下的连续挤压成形规律。基于有限元模拟结果进行了连续挤压实验,成功实现了铜母线大扩展比连续挤压成形,证明了有限元数值模拟分析的重要指导价值。该模拟计算对探索复杂的铜母线大扩展比连续挤压成形规律具有重要意义。     

大型饼形锻件成形工艺研究

采用“镦粗”和“镦粗＋旋转压下”两种工艺方案完成了大型饼形锻件成形过程的数值模拟。模拟结果显示在镦粗工序后,采用双面旋转压下方式完成最终饼形锻件成形可以增加锻件上、下端面附近的变形量,缩小刚性变形区范围,有利于锻件内部晶粒细化,从而提高饼形锻件调质后的性能。