AZ31镁合金板材连续挤压-剪切成形的数值模拟及实验研究

为了提高AZ31镁合金板材的力学性能,结合普通挤压成形与大塑性剪切成形的特点提出了挤压-剪切新型复合变形方式。采用DEFORM-3D软件对板材的挤压-剪切过程进行数值模拟,探索塑性变形机理,研究成形过程中温度场、速度场以及成形载荷的演变规律。结果表明：成形过程中较大温升主要集中在剪切区域,最大温升约为6℃;随着温度的升高,成形载荷逐渐降低,金属的流动速度加快,且内部流速明显大于外部;经过挤压-剪切成形后板材的晶粒得到明显细化,并且随着挤压温度的升高,晶粒逐渐长大;挤压-剪切成形使得板材表面硬度明显升高,挤压温度为330℃、370℃和410℃时,板材的硬度分别为77 HV、75 HV、72 HV。挤压-剪切工艺是一种新型的板材成形工艺,细化了板材的晶粒尺寸,提高了板材的力学性能。     

镁合金零件等温复合挤压技术研究

研究了镁合金的变形温度、变形程度对塑性成形的影响,介绍了实验用的模具和设备,从润滑剂的选用、挤压速度、挤压温度、坯料加热几方面介绍了镁合金的挤压工艺,得出镁合金在等温复合挤压条件下成形性能较好的结论。制定的AZ31镁合金挤压工艺及工艺参数是合理的,对于实际生产有参考作用。     

镁合金正挤压-扭转变形的有限元分析

对镁合金正挤压-扭转成形进行了工艺参数的有限元模拟,分析了扭转剪切变形对AZ31镁合金在成形过程中等效应变和挤压力的影响。结果表明:随着挤压温度的降低,挤压速度和摩擦系数的升高,坯料所获得的等效应变显著升高。正挤压-扭转变形可以显著提高坯料变形过程的等效应变,并改善变形的均匀性。经正挤压-扭转变形后,AZ31镁合金的塑性应变高达4.5。工艺参数的有限元分析能为AZ31镁合金正挤压-扭转变形的实际生产提供重要参考。     

镁合金管材挤压工艺及组织性能研究

对镁合金管材挤压成形进行了工艺实验研究,确定了其成形工艺参数,分析了镁合金管材挤压成形时变形力的变化规律和组织性能变化。研究结果表明,镁合金管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑剂、挤压速度、挤压比等工艺技术参数。以上工艺参数对挤压力均有不同程度的影响。     

挤压变形对镁合金组织与力学性能的影响

研究了镁合金管材挤压成形工艺参数,如坯料温度、模具温度、润滑、挤压比、挤压速度等对镁合金管材挤压后组织与力学性能的影响,以及镁合金管材挤压成形后高温性能、室温性能和超塑性性能。结果表明:镁合金挤压管材的室温力学性能为屈服极限190 MPa,拉伸强度280 MPa,伸长率17%;镁合金挤压管材在400℃高温时的力学性能为屈服极限、拉伸强度值接近25MPa,伸长率180%;随着变形程度的增大,力学性能指标随之增大,并分析了镁合金管材挤压后组织状态的变化。     

AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟

采用Gleeble-1500热-力学模拟试验机进行等温压缩实验所得AZ31镁合金应力--应变数据,建立材料变形的数学模型,拟合出材料温成形应力--应变曲线.应用有限元法模拟AZ31镁合金薄壁管的挤压成形,坯料的成形流变性能按其数学模型施加于MSC-Superform的材料库中,其中着重探讨AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据.     

镁合金管材挤压工艺及组织性能研究

对镁合金管材挤压成形进行了工艺实验研究，确定了其成形工艺参数，分析了镁合金管材挤压成形时变形力的变化规律和组织性能变化。研究结果表明，镁合金管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑剂、挤压速度、挤压比等工艺技术参数。以上工艺参数对挤压力均有不同程度的影响。     

预变形对锥台剪切变形镁合金组织与性能的影响

利用WDW3100电子万能试验机对铸态AZ31镁合金试样进行预压缩量0%和3%处理,并采用新型的锥台强剪切挤压变形方法将AZ31镁合金铸棒挤压成板材。通过金相显微镜、拉伸性能测试及断口扫描分析研究预压缩变形对锥台剪切变形镁合金的微观组织与力学性能的影响。结果表明:3%预变形处理对铸态镁合金植入大量的孪晶组织,为后续动态再结晶提供充足的形核点,且镁合金在变形过程中受到剧烈强剪切变形,使得挤压成形板发生了充分的动态再结晶,晶粒细化至4.5μm。预压缩3%镁合金经锥台剪切变形后,伸长率高达23.6%,屈服强度和抗拉强度高达280.4 MPa和225.3 MPa。与预压缩0%的挤压镁合金相比,断裂伸长率提高幅度高达91%,屈服强度和抗拉强度略有降低。挤压温度对镁合金组织性能有重要的影响,预压缩3%的镁合金经290℃锥台剪切变形后,获得均匀细小的晶粒组织,具有优良的综合力学性能。     

基于FEM的铝型材分流焊合挤压过程数值模拟

铝型材的分流焊合挤压相对于其它传统的挤压方法,在生产中空型的管类型材时具有非常大的优势.本文基于FEM方法,利用DEORM-3D对薄壁铝合金圆管型材进行了从分流-焊合-挤出成形的全过程模拟.得到了挤压过程中的网格变形图和行程载荷曲线.同时针对分流模变形抗力大的特点,进行了模具的受力变形分析,对挤压过程中模具可能出现的失效进行预测.模具应力分析结果表明,分流孔及其模芯处变形量大,应力集中明显,容易磨损,设计模具时应重点考虑这些部分,以提高模具寿命.其模拟结果为模具设计和工艺参数选择提供理论依据.     

6063铝合金航空铆钉等径角挤压-冷镦复合成形实验研究北大核心CSCD

为了探究等径角挤压-冷镦复合成形的铝合金航空铆钉的力学性能及失效形式,对6063铝合金航空铆钉进行了等径角挤压-冷镦复合成形实验及不同类型的失效实验,并通过SEM观察成形铆钉的断口形貌。结果表明:相对单一冷镦成形铆钉,纯拉伸时,复合成形铆钉承受的最大拉伸载荷提升了约14.2%,失效形式均为头部拉脱失效,微观断口的孔洞数目明显减少且韧窝变浅;纯剪切时,复合成形铆钉承受的最大剪切载荷提升了约15.2%,失效形式均为沿剪切方向的杆部剪断失效,且断口表面的剪切韧窝变大、变浅;复合加载时,复合成形铆钉承受的最大载荷提升了约45.6%,失效形式均为杆部以一定角度弯曲的剪切断裂失效,且断口表面存在更多的剪切韧窝。     

Al/Mg双层方管渐进扩径成形的数值模拟及实验研究

为了研究渐进扩径成形(Progressive expanding forming,PEF)工艺对Al/Mg双金属复合方形管材成形过程多物理场及微观组织的影响,根据PEF工艺的特点,采用DEFORM-3D软件建立了三维热力耦合的有限元数值模型并进行模拟,在PEF工艺实验中开展了微观组织表征及硬度测试,研究了预热温度对成形载荷及坯料形变的影响、挤压速度对坯料温度场及等效应力的影响,以及不同坯料预热温度对Al/Mg双金属微观组织的影响。结果表明：PEF工艺可以产生大塑性变形(Severe plastic deformation),有效地细化双层方管的微观组织,并且能够直接一次形成壁厚为3 mm的Al/Mg双金属复合方管;坯料预热温度从340℃上升到430℃时,成形载荷呈下降趋势,下降了约28.6%;挤压速度越快,挤压剪切扩径区的等效应力越大;在Al/Mg双金属复合界面过渡区会形成Mg₁₇Al₁₂、Mg Al、Mg₂Al₃三种铝镁的化合产物,结合层硬度较高;当挤压速度为10 mm/s、挤压温度为400℃、扩...     

非等通道横向挤压工艺制备AZ80/Al复合棒材（英文）

为了兼顾镁合金和铝合金的优异性能,采用非等通道横向挤压工艺在不同温度下制得AZ80/Al复合棒材。采用SEM和EDS技术及剪切冲头测试研究两合金的连接质量和连接强度。结果表明:挤压温度是影响合金界面键合质量的重要参数。当温度从250°C升高到300°C时,合金界面键合强度增加了37%,界面键合层厚度增加了4.5%。此外,此温升使成形载荷降低了13%。然而,硬度测试结果表明,此温升导致复合棒材的硬度降低了4%。     

数值模拟方法建立AZ31B镁合金管材的挤压极限图

采用Gleeble3000型热-力学模拟试验机对不同温度和应变速率下的AZ31B 镁合金的变形行为进行了研究,得到材料的流动应力曲线并导入专业成形数值模拟软件,对尺寸为Φ40mm×4mm的AZ31B镁合金圆管,进行了挤压数值模拟,根据模拟数据建立了挤压极限图,并通过挤压工艺试验对所得的挤压极限图进行了验证,结果吻合得很好.     

铝硅合金复合材料的半固态成形仿真模拟

采用有限元软件对A356/A390合金复合材料的半固态触变挤压工艺进行仿真模拟,研究了成形过程双金属坯料的充型情况,同时探讨了挤压速度对复合成形的影响。结果表明,异种材料充型相对独立、所需载荷很小,复合界面处质点在变形过程中既有剪切变形又有稳定受压。挤压速度较慢时,复合界面处坯料温度、应力不均匀性较大,复合界面线略微偏靠制件中部下表面一侧;挤压速度较快时,复合界面线严重偏靠制件中部上表面一侧,制件底部稍有未完全充满。上模挤压速度为120mm/s时,复合界面处坯料温度、应力较为均匀,充型完整,复合界面线成直线居中。     

AZ91D镁合金管超塑挤压与超塑焊接复合成形工艺研究

介绍了用超塑挤压与超塑焊接复合成形法生产镁合金管材的技术原理，对镁合金管材挤压成形进行了实验研究，并通过实验确定了用这种方法生产挤压比为12．5的AZ91D镁合金管的生产工艺。主要工艺参数为：镁棒预热温度为350～400℃，模具预热温度为300～350℃，压头平均挤压速度为0．5mm／s。实验结果表明，在这种工艺条件下，挤出的管子表面质量好，无气泡、横裂纹等缺陷。用超塑挤压与超塑焊接复合成形管材可以实现连续挤压，在不改变毛坯尺寸的情况下得到所需长度的管材，而且模具及其内残余镁合金重复加热可保证模具多次使用，不用清洗。     

AZ80镁合金深孔筒形件数值模拟及试验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机得到AZ80镁合金的流动应力-应变曲线,根据应力-应变曲线求得材料热变形的材料常数,基于刚塑性有限元法,对AZ80镁合金的反挤压过程进行数值模拟。分析挤压过程中的载荷-行程曲线以及坯料内部的等效应力、等效应变分布,并就挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响进行分析。根据模拟结果对筒形件进行反挤压试验,分析成形件的显微组织及力学性能。模拟结果表明,镁合金深孔筒形件的最佳反挤压温度为360℃,反挤压速度为5 mm·s-1。采用此工艺制备的筒形件表面质量良好,组织得到明显细化,且其抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为324 MPa,216 MPa和11%。     

大挤压比薄壁件复合挤压成形工艺过程的数值模拟

采用等温复合挤压工艺成形大挤压比薄壁件，并应用DEFORM对大挤压比薄壁件的复合挤压过程进行有限元数值模拟，分析成形过程中的变形力及金属流动规律，根据模拟得到的应力场，应变场，速度场及加载变化等，也可预测大挤压比薄壁件复合挤压变形时产生的缺陷。     

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。     

ZK60镁合金薄壁矩形管等温挤压仿真研究

合理的挤压速度规范是实现车架用ZK60薄壁矩形管等温挤压成形的关键因素。本文基于Deform-3D平台,以ZK60镁合金薄壁矩形管为研究对象,结合Pro/E软件,对该零件的等温挤压过程进行数值模拟分析,获得了该规格薄壁矩形管的等温挤压成形温度范围及确定了等温挤压速度规范。最后,通过实验验证了本文建立的有限元模型和该ZK60镁合金薄壁矩形管等温挤压速度规范优化结果的正确性。     

润滑挤压摩托车把用镁合金管的工艺及数值模拟

采用Gleeble 1500D热模拟试验机对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,得到真应力-应变曲线.在此基础上,采用DEFORM3D软件,对不同挤压速度的成形过程进行了模拟,发现挤压速度为0.1～60mm/s时管材的表面质量良好,没有出现裂纹等缺陷,并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性.