轧制速度对AZ31镁合金管材冷轧成形的影响

轧制速度是三辊式冷轧成形过程中关键的工艺参数，决定其力学特征及温升情况。基于此，本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象，通过全流程数值仿真计算，对比分析不同轧制速度在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律。结果表明，等效应力、等效塑性应变及节点温度均随轧制速度的增大而增大。通过元胞自动机模型及实验等手段，探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律；对比分析实验与模拟结果并结合多方面因素，得到800mm/s的轧制速度可以更好的满足工艺要求的结果，为冷轧镁合金管材轧制速度的选择提供依据。     

AZ80镁合金变形特性及管材挤压数值模拟研究

利用Gleeble热模拟机研究了AZ80合金的高温变形特性。结果表明,流变应力取决于变形温度和变形速率。当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低;当温度一定时,流变应力随着应变速率的升高而增大。根据AZ80镁合金真应力-真应变曲线,建立了其流变应力模型。采用刚塑性有限元法对AZ80镁合金管材挤压过程进行热力耦合数值模拟,并分析了高温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,着重探讨了变形温度和挤压速度等挤压工艺参数对挤压力、应变场以及应力场的分布及变化情况的影响。模拟的结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

工艺参数对2017铝合金ECAP变形影响的数值模拟研究

运用刚塑性有限元法对不同工艺参数下2017铝合金的等通道转角挤压(ECAP)过程进行了热力耦合的数值模拟,研究了不同挤压温度、挤压速度和摩擦因子对ECAP过程中挤压载荷、等效应力和等效应变分布的影响。结果表明:在ECAP过程中,提高挤压速度、降低挤压温度均会导致载荷峰值和等效应力峰值增大。挤压速度和挤压温度对等效应变的影响不大。减小摩擦因子可以有效降低挤压载荷峰值和平均等效应变,而等效应力峰值基本不受摩擦因子的影响。     

皮尔格冷轧无缝钢管成形工艺参数及力学研究

皮尔格冷轧无缝钢管工艺参数基本依靠经验选取,其选择不当会导致管材产生缺陷。基于此,本文选取304不锈钢冷轧重要工艺参数——送进量、回转角度和Q(变形压下段和精整段长度的比例)值,通过全流程数值仿真分析了成形过程中管材的力学及成品尺寸的变化规律。结果表明,皮尔格冷轧过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量均随着送进量和回转角度的增大而增大,随着Q值的减小而增大。     

EW75镁合金反挤压成形的有限元模拟

通过热模拟压缩实验得到EW75镁合金的流动应力-应变曲线,应用DEFORM-3D软件建立材料模型,基于刚塑性有限元法,对EW75镁合金反挤压过程进行数值模拟。分析了挤压过程的载荷-行程曲线,以及坯料内部的应力、应变、速度等分布,并对挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响做了分析。模拟结果表明:EW75镁合金的反挤压最佳工艺为变形为500℃、挤压速度为5 mm/s。模拟结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

AZ31镁合金管材挤压过程的数值模拟

采用Gleeble1500热模拟机对于不同温度和变形速率下的AZ31镁合金的变形性能进行了研究。通过实验得到真实应力的关系式及真实应变关系式，进而得到真实应力-应变曲线。以此为基础，采用DEFORM-3D软件，对不同壁厚管材的成形的过程进行模拟，发现在挤压时，管材内壁的金属比外壁的金属流动快，挤压筒与圆锥面过渡处的等效应变值最大等现象，分析了产生的原因，并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性。     

薄壁高筋框体多自由度摆动辗压塑性成形规律

为了满足薄壁高筋框体高性能、高效率的制造要求，提出了通过摆动模成形高筋型面，以及采用多台阶飞边结构来约束金属流动的方法，并通过有限元仿真揭示了薄壁高筋框体摆动辗压过程中等效应力、等效应变、温度和载荷的演化规律。结果表明：接触区内金属的等效应力明显大于非接触区，高筋与底板转角区域的等效应力相对较大、等效应变呈阶梯式上升趋势，高筋区域的等效应变明显大于底板区域，并且从高筋顶端至高筋底端逐渐增大；薄板坯温度整体呈降低趋势，高筋与底板转角区域的温度明显高于其他区域；载荷呈周期性波动，摆动模辗压长边与短边交汇的转角区域时载荷相对较大、辗压长边区域时载荷较小。研究结果为实现薄壁高筋框体多自由度摆动辗压塑性变形过程的精确控制提供了理论依据。     

AZ31镁合金电池筒反挤压成形模拟与试验验证

用有限元模拟软件Deform-3D对5号AZ31镁合金电池筒反挤压成形过程进行仿真模拟,完成了模具的设计,分析了挤压坯料温度与挤压速度对反挤压成形过程的影响,探讨了电池筒损伤极值、等效应变极值、等效应力极值以及模具温度场中最高温度的变化。结果表明,在相同挤压速度下(145 mm/s),随着挤压坯料温度的升高,电池筒的损伤极值不断增大,等效应变极值先下降后上升,等效应力极值不断下降,模具温度场中最高温度不断升高,并在60℃的挤压坯料温度下,损伤极值最低。在相同挤压温度下,随着冲模挤压速度的升高,损伤极值先增大后减小,等效应变极值不断降低,等效应力极值不断增大,最高温度不断增大,在145 mm/s的挤压速度下,损伤极值最小值。选取不同挤压坯料温度与挤压速度进行正交试验,获得最优的工艺参数,并以此参数进行反挤压试验,获得组织较均匀的5号AZ31镁合金电池筒。     

TA18钛合金管材多行程皮尔格冷轧过程三维有限元模拟：I 理论解析、模型建立与验证

皮尔格冷轧技术制备的TA18钛合金管材具有高比强度、冷加工性能好、织构分布合理等优异的综合性能,在飞机和航天器液压管路系统、石油勘探钻杆中得到了广泛的应用。根据多行程皮尔格冷轧过程力学分析,获得了成形过程的精确运动模式和管材应力状态。然后,基于有限元软件ABAQUS/Explicit,建立了TA18钛合金管材多行程皮尔格冷轧三维有限元模型,并解决了建模关键技术,包括:虚拟曲柄连杆机构实现方法、多行程周期式运动控制方法、复杂模具几何实体定义、滚动与滑动摩擦定义。利用能量守恒原理和实验验证了模型的可靠性,以及利用成形过程等效应力和等效塑性应变分布评估了模型。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

An extrusion−shear−expanding process for manufacturing AZ31 magnesium alloy tube

A new severe plastic deformation method for manufacturing tubes made of AZ31 magnesium alloy with a large diameter was developed, which is called the TCESE (tube continuous extrusion?shear?expanding) process. The process combines direct extrusion with a two-step shear?expanding process. The influences of expanding ratios, extrusion temperatures on the deformation of finite element meshes, strain evolution and flow velocity of tube blanks during the TCESE process were researched based on numerical simulations by using DEFORM-3D software. Simulation results show that the maximum expanding ratio is 3.0 in the TCESE process. The deformation of finite element meshes of tube blanks is inhomogeneous in the shear?expanding zone, and the equivalent strains increase significantly during the TCESE process of the AZ31 magnesium alloy. A extrusion temperature of 380 °C and expanding ratio of 2.0 were selected as the optimized process parameters from the numerical simulation results. The average grain size of tubes fabricated by the TCESE process is approximately 10 µm. The TCESE process can refine grains of magnesium alloy tubes with the occurrence of dynamic recrystallization. The (0001) basal texture intensities of the magnesium alloy tube blanks decrease due to continuous plastic deformation during the TCESE process. The average hardness of the extruded tubes is approximately HV 75, which is obviously improved.     

基于SPH法的AZ31镁合金BP-ECAP过程三维数值模拟

光滑粒子流体动力学方法(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)在求解大变形问题方面具有优势。基于SPH法编写程序对AZ31镁合金的BP-ECAP过程进行三维数值模拟,并与相关研究文献进行对比,验证了编写的SPH法背压程序的正确性。对不同工艺参数下AZ31镁合金的背压-等通道挤压过程进行模拟,并从等效塑性应变及损伤值分布角度进行分析。模拟结果表明,选择恰当的背压值能有效地阻止镁合金变形过程中裂纹的萌生及扩展。     

Y型异径三通管热态内高压成形研究

基于Dynaform软件平台,建立了Y型异径三通管三维弹塑性有限元模型。运用数值模拟方法,研究了AZ31镁合金Y型异径三通管热态内高压成形过程、成形缺陷、等效应变分布。探讨了初始管坯长度、左右冲头轴向进给量与成形支管高度之间的关系;研究得到了相同支管长度下成形不同Y型夹角三通管所需的左右冲头进给量。结果表明：随着初始管坯长度减小,支管高度随之增加;在左右进给量相同的情况下,左侧金属流向支管阻力更小,支管高度增加明显;随着Y型夹角的增大,右侧冲头进给增加,轴向补料比减小,总补料比增加,当夹角为90°时,左右补料相同。     

AZ31镁合金交叉轧制塑性应变有限元模拟分析

镁合金板材的各向异性会受板材塑性应变的影响.采用交叉轧制工艺研究了镁合金板材上任一点塑性应变的变化规律.应用Deform-3D 软件,通过改变压下制度,对AZ31镁合金交叉轧制过程中的塑性应变进行了有限元模拟.研究结果表明,等道次等压下量时交叉轧制的各道次塑性应变量的差值比单向轧制的要小,说明交叉轧制工艺能够减小镁合金板材的各向异性.     

镁合金织构与各向异性

介绍了镁合金变形及退火织构的组分与特点,论述了在挤压、轧制、等径角挤压等塑性变形及退火过程中镁合金织构的演变规律及形成机理,分析了织构与镁合金力学性能的基本关系,探讨了合金元素、变形温度、应变速度、外加应力及晶粒度等基本因素对镁合金织构特征与各向异性的影响.结果表明:织构对镁合金力学性能的影响,其实质是通过改变各滑移系特别是{0001}[1120]基面滑移系的Schmid因子、产生织构强化或软化而实现的.     

模芯角度对镁合金静液挤压过程的作用

文章通过DEFORM-3D软件模拟了不同的挤压速度与初始坯料温度条件下,模芯的角度（90°, 120°, 150°）对管材静液挤压成形过程的影响。模拟结果显示,静液挤压过程中大角度模芯的压力峰值明显高于小角度模芯的压力峰值,同时随着模芯角度的增大管材的速度场分布不均性增加。     

MB2镁合金温变形流变应力研究

选择MB2变形镁合金,采用Gleeble1500热力模拟机对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,结果表明镁合金进行等温压缩的情况下,变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高。并建立了流变应力的数学模型,其结果可为变形镁合金的塑性成形工艺的制订提供更为科学的依据。     

阳极板多道次辊弯成形过程数值模拟

利用有限元软件MAC.MARC,根据按辊弯成形工艺建立的辊花图,对阳极板多道次辊弯成形过程进行了数值模拟。基于动力显示算法,采用刚性辊轮沿板材长度方向运动的方式建立了阳极板多道次辊弯成形有限元模型。分析了成形过程中阳极板的Y向位移、等效应力与等效塑性应变的变化,重点研究了板材成形时等效塑性应变在弯曲角处的变化。结果表明,等效塑性应变的极值主要出现在当前道次所成形的弯曲角位置,且随成形弯曲角度的增大而增大。