带背压等径角挤压力的滑移线解析及背压作用分析

运用滑移线理论推导出了带背压一道次ECAP的挤压力理论解析式,并运用Deform-3D软件对铝材的带背压ECAP过程进行了模拟验证。结果表明:挤压力的滑移线理论解与模拟均值相符;背压扩大了ECAP过程塑性变形区域,提高了材料塑性变形均匀性及应变能力,细化了晶粒;施加背压大小不变时,摩擦系数越大、模具内、外角越小,ECAP所需挤压力也越大,对模具结构、优化设计的要求越高。     

AZ31镁合金挤压-剪切变形损伤研究

以宽幅AZ31镁合金板材为研究对象,采用有限元软件DEFORM-2D对镁合金的挤压-剪切变形过程进行数值模拟。基于Normalized C&L断裂准则,研究了镁合金在挤压-剪切变形过程中损伤积累及分布情况,分别从模具结构和工艺参数的角度进行模拟分析。模拟结果表明,坯料损伤值随着模具拐角数目的增加而快速增长,最大损伤区主要集中在板材下表面。通过添加背压及增大模具内拐角区圆角半径可以有效地降低损伤值,改善坯料内部损伤分布。增大坯料与模具之间的摩擦能够促使大损伤区逐渐向坯料头部集中,从而提高材料利用率。而挤压温度和挤压速度对坯料损伤值的影响不大。     

等通道角挤压层片状珠光体的数值模拟与实验验证

采用有限元软件DEFORM-3D对原始组织为层片状珠光体的T8钢在Bc方式下多道次ECAP过程进行了热力耦合数值模拟,并对该过程进行了实验验证.结果表明,在ECAP挤压过程中,塑性变形主要集中在模具拐角,且模具内拐角处金属的流动性较模具外拐角处好；随挤压道次的增加,变形的均匀程度逐渐增加,累积等效应变也随之增大,组织细化效果也越明显,数值模拟与实验结果基本吻合；随摩擦系数和挤压速度的增加,等效应变有所增大,应变影响区逐渐扩大,变形的不均匀程度也逐渐增加.     

背压对等径角挤压成形工艺影响的有限元分析

运用有限元分析法对材料的一道次背压等径角挤压(EACP)过程进行了数值模拟研究,探讨了在不同条件下背压对塑性变形的影响特点。结果表明:背压的影响是有利的,背压扩大了EACP过程塑性变形区域,可以有效地增加试件变形量和变形均匀性,提高了材料塑性应变能力。在施加背压大小不变时,摩擦系数越大、模具内角和外角越小,EACP所需挤压力也越大,对模具结构要求越高。     

旋转挤压裂纹萌生趋势的数值模拟

针对旋转挤压成形易产生裂纹的问题,利用Deform-3D有限元软件对AZ31镁合金旋转挤压过程进行了裂纹萌生的模拟,研究凸模在轴向-周向加载和径向-周向加载过程中,凸模圆角半径与摩擦系数对试样裂纹损伤分布的影响。结果显示,摩擦系数越大,裂纹损伤因子越大;凸模圆角半径越大,裂纹损伤因子越小,虽然凸模圆角半径R大于8 mm时裂纹损伤因子仍在减小,但是考虑工艺及材料利用,凸模圆角半径R为8 mm时最佳。通过单独径向、周向旋转挤压数值模拟,并与实验结果对比验证,得到轴向-周向加载下,筋部上区域损伤最大;径向-周向加载对试样的损伤影响较小。     

等径角挤压工艺的无网格数值模拟研究

等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺,是一种通过材料的剧烈塑性变形,获得大块超细晶材料的有效方法。采用无网格伽辽金法对等径角挤压工艺进行了数值模拟研究,分析了挤压过程中材料的流动规律,研究了模具圆心角、挤压件与模具间的摩擦状况对ECAP挤压效果的影响。随着模具圆心角的减小,挤压件的等效应变增大并且变得更加均匀,但是模具圆心角越小,挤压载荷越大,严重影响模具的使用寿命;摩擦状况对挤压件的等效应变的影响较小,对挤压载荷影响显著。无网格模拟分析结果与实验结果吻合良好。     

铝合金AL5454等通道挤压工艺的模拟研究

利用Deform-3D对铝合金AL5454挤压件进行ECAP工艺的模拟研究,得出了挤压过程中模具拐角、模具圆心角半径等对挤压件变形等效应力的影响规律,从而为ECAP模具设计、实验研究、工艺参数拟定提供理论指导。     

铅的等径角挤压模拟实验分析研究

为了研究高温条件下难变形合金等径角挤压(ECAP)的变形状况,运用Deform软件数值模拟和物理模拟的方法研究了多道次ECAP铅挤压的金属流动过程。结果表明,采用压缩实验获得的材料本构关系可以有效地减小数值模拟误差;物理模拟挤压过程中模具通道内壁侧边的毛刺对材料的最大挤压载荷有很大的影响;在上1道次冲头堵塞通道时,下1道次的最大挤压载荷比上1道次大20%。     

基于等径角挤压（ECAP）的超细晶铸造镁合金制备研究

研究了铸造镁合金等径角挤压（ECAP）的原理与技术实施手段.通过设计ECAP模具的几何结构,研究了剪切应变累积效应的度量方法.通过对AM60镁合金铸锭单道次ECAP加工后光学显微组织的观察,讨论了模具几何结构条件（转角与背转角大小）对变形组织演化形态的影响.根据多道次ECAP试验的位移-挤压力关系曲线,考察了加工工艺条件（加工道次数、背压与加工速率）对变形组织形态的影响规律.分析了镁合金ECAP加工技术的试验和模拟方案.研究表明：AM60镁合金铸锭的ECAP变形组织形态较好地符合理论预测结果;多道次ECAP加工显著改善了AM60镁铸锭的微观组织;对于具有粗大晶粒的铸造镁合金而言,ECAP工艺能以机械化冶金方式制备其超细晶结构.     

ECAP模具优化设计的有限元分析

以304奥氏体不锈钢作为挤压材料,利用有限元法对ECAP(等径角挤压)模具结构进行了优化分析,并就模具拐角圆弧的圆心位置参数X=0,5,10,20 mm时,对挤压后材料所获的等效应变量的大小及均匀性进行了模拟分析.结果发现,在拐角圆弧角度一定时,X=0时材料获得的等效应变值最大,变形均匀性最好.实际挤压实验结果表明,当X=0时,材料内部所受等效应变量的大小及均匀性与模拟结果一致.挤压后试样金相组织出现织构,沿某一方向晶粒明显被拉长,而在其垂直方向明显被挤压变细,在变形区内试样变形均匀.     

铝合金板材U形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材U形弯曲回弹角与弯曲间隙、凹模入口圆弧半径之间的关系,分析了不同厚度的板材弯曲回弹角的差异。结果表明,在U形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随着弯曲间隙的增加而增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显;随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。     

面向产品设计的铝合金件翻边成形

以某车身铝合金内板件为研究对象,利用有限元模拟软件ABAQUS建立了翻边及回弹过程的有限元模型。通过优化上弯曲半径R1、下弯曲半径R2、翻边角度α等3个产品特征参数和润滑条件μ、模具间隙T等两个工艺参数,来减小回弹值和降低弯裂风险。结合正交试验和灰色关联的方法将多目标问题转化为单目标问题,得到较优的设计参数指导产品设计,并进行试验验证。结果表明,影响综合目标的主次顺序为:模具间隙翻边角度上弯曲半径下弯曲半径摩擦系数,得到优化后的组合参数为R1=5 mm,R2=9 mm,a=75°,μ=0.1,T=t,采用优化后的参数设计零件,得到的实际零件的回弹在公差范围内且无弯裂缺陷。     

基于Dynaform的6016-T4P铝合金汽车机舱盖模面优化

以Dynaform 5. 9软件为平台,对某车型6016-T4P铝合金机舱盖外覆盖件进行全工序冲压成形数值模拟及模面结构参数优化。通过设计5因素4水平的正交试验,研究了凹模圆角半径、凸模圆角半径、拔模斜度、修边延长量、模面高度对机舱盖外覆盖件冲压成形的影响。在正交试验最优结构参数组合的基础上,结合模面补偿技术,研究了回弹量随补偿因子的变化趋势。模拟结果表明:拔模斜度对最大减薄率影响较大,凹模圆角半径对最大主应变影响较大,修边延长量对回弹量影响较大。当补偿因子取1. 0时,回弹补偿效果最好。经成形试验,得到了合格的产品,验证了模拟的正确性。     

140MN大型热模锻压力机模架结构方案的有限元分析

大型热模锻压力机模架价值高、使用年限长、加工复杂。在模锻精度要求越来越高的今天,选择合适的导向形式和顶杆形式具有重要的意义。本文应用ANSYS Workbench软件对不同的模架结构方案进行有限元分析,结果表明:花瓣形顶杆孔模座与矩形顶杆孔模座最大应力相当,但是矩形顶杆孔周围应力为264MPa,花瓣形则为251MPa,花瓣式模架受力情况更好;当顶杆孔圆角半径为8mm时模架最大应力为614.6MPa,圆角半径为12mm时模架最大应力为541.5MPa,适当增大圆角半径可降低最大应力;此外,X形导轨模架比导柱后置式模架刚性更好。     

Finite Element Method Simulations to Improve Press Formability of Door Hinge

Door hinges are a key product in the automotive industry. The function of automotive door hinge is not only to close, open, and keep the open angle of the door but also to reduce traumas for passengers in the car when it is hit by another car. However, concentrated stress and strain occur at the corner of this product during forming, which can cause a crack if the shape of this area of the blank is not carefully designed. Accordingly, this article proposes a method for improving the press formability of a door hinge by changing the shape of the concerned area of the blank based on finite element method (FEM) simulations using the explicit dynamic code ABAQUS, version 6.5. The resulting optimized solution for robust forming was a corner radius of 7 mm, protrusion length of 18 mm, and protrusion height of 5 mm.     

数值模拟外转角半径及背压对纯钛ECAP变形的影响

使用DEFORM-3D软件模拟等通道转角挤压过程中外转角半径及背压对纯钛应力和应变分布的影响,探讨不同R值对材料流动的影响规律。结果显示:当R=6mm时,工件上下表面应力状况较为平衡,从而得到均匀的等效应变分布;当R<6mm时,在外转角形成的死区使材料之间相互搓动,导致工件底部区域出现剧烈畸变,工件不同区域之间的等效应变量差别较大;当R>6mm时,工件上表面与模具内转角之间的相互作用力增加,使工件顶部变形加剧并导致工件等效应变量不均匀;施加背压(pb)后,能有效提高等效应变量;适当的R值与pb匹配可使工件得到均匀的应变分布。     

盒形件增量拉深成形数值模拟及工艺试验

为了探索板料增量拉深成形的特点和规律,设计了增量拉深成形轨迹,用Deform-3D模拟软件,对盒形件增量拉深过程进行了数值模拟,分析了凹模圆角半径和凸模进给速度对成形件质量的影响,获得了成形过程中的等效应力和等效应变;并设计了具有双向调节机构的增量拉深模,在Gleeble1500D热模拟试验机上进行了工艺试验验证.结果...     

汽车刹车盘拉深成形工艺分析及模拟

应用DYNAFORM软件对汽车刹车盘拉深成形过程进行有限元数值模拟,通过对成形过程中圆角半径和形状毛坯的改变,对比不同工艺参数下对拉深质量的影响,从而可以预测潜在的成形缺陷,如：开裂、起皱和回弹等问题,最后得出较优的方案,缩短了模具设计及调试周期,降低了模具制造成本。     

面向应变均匀性和成形力的等径道角挤压模具结构参数优化

面向等径道角挤压成形应变均匀性和成形力,以3003铝合金为研究对象,采用有限元法分析不同模具外角、内角、内角半径挤压变形的等效应变均匀性和挤压成形力。研究结果表明:外角ψ对等效应变均匀性影响显著,而内角φ主要对挤压成形力影响较大,内角半径r对二者影响不明显。因此采用合理的模具结构参数,既可以提高应变均匀性,又能降低挤压成形力。基于正交试验分析得到了模具结构参数为:ψ=40°,φ=105°,r=1.5 mm,这为研究试样宏观塑性变形与细化晶粒微观组织演变规律、模具结构设计参数提供理论依据。     

拼焊板盒形件冲压成形失效及应变路径分析

采用自制液压机和分瓣压边圈模具,通过模拟仿真和实冲试验,变化各工艺参数,研究分析拼焊板方盒件冲压成形的应变路径、焊缝移动和成形极限,以提高其成形性能。研究表明,厚/薄侧压边力的大小和分布对破裂危险点的应变路径和成形裕度有很大的影响,合理的压边力分布可调节失效破裂的位置,减少焊缝移动和提高成形极限深度;凹模圆角半径的增大,对薄侧侧壁圆角处破裂危险点应变路径影响较大,拼焊板盒形件成形极限深度逐渐增大;厚度比较小时,破裂出现在薄侧圆角处,而厚度比较大时,焊缝移动量大,破裂易出现在薄侧焊缝处;板料毛坯形状和尺寸对失效破裂的位置和成形性能影响显著。因此,以薄侧侧壁圆角处和薄侧焊缝位置附近为破裂危险点,通过优化压边力、凹模圆角半径、板料厚度比、板料毛坯形状和尺寸等工艺参数,改变危险点的应变路径,调节失效破裂的位置,减小其焊缝移动量,可有效地提高拼焊板方盒件的冲压成形性能。