铝合金深冷挤压切削加工有限元仿真及实验研究

目的 为提升大变形技术的加工效率和质量,消除变形热带来的影响,提出一种基于传统切削的深冷挤压切削(Cryogenic Temperature Extrusion Machining,CT-EM)工艺,并通过数值模拟与实验验证了该方法的可靠性。方法 利用DEFORM软件中的点追踪与流动网格法对不同切削压缩比(1.4、1.6、1.8)条件下的等效应变、应变率及切屑成形过程进行了有限元模拟,开展了切削实验,并对切屑的形貌及微观组织进行了分析。结果 挤压切削分为初始切入、切屑成形以及稳定成形3个阶段,第二变形区的网格畸变最严重;等效应变随着压缩比的增大而增大,其值在1.2~1.6之间,与计算值较吻合;等效应变率产生于第一变形区宽度为200~250 μm的区域,且CT-EM具有更高的等效应变率;CT-EM制备的切屑带材表面粗糙度低、裂纹少、成形能力更优,切屑内的微观组织被强烈细化(<200 nm),达到了超细晶结构,且产生了大量的位错缠结区。结论 深冷处理可提升7系铝合金切削加工时的成形能力,晶粒细化是较大的等效应变与应变率共同作用的结果,模拟数据对实验结果有较好的支撑。