ECAP中摩擦因数对7075铝合金变形及组织的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金等通道角挤压(ECAP)过程进行数值模拟,分析了不同摩擦条件下载荷变化、变形行为以及等效应力应变分布情况,并利用7075铝合金动态再结晶模型对微观组织变化过程进行了预测。结果表明,随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大甚至成倍增长,且载荷值波动加剧,试样"端部效应"减弱,等效应力应变分布不均匀;试样中部稳定变形区晶粒随挤压道次增多而不断细化,试样与通道接触部位形成晶粒细小区,经过4道次挤压后,摩擦因数为0.4时稳定变形区的晶粒比摩擦因数为0.1时的细小。     

铝合金锻造

铝合金可以锻造,并且变形抗力较小．在加热时也不产生氧化皮．并且收缩率要比钢小,铝合金可以非常容易地锻成形状复杂、尺寸精密的各种锻件。锻铝的模具温度应当与坯料温度基本相同,铝合金的锻造过程与钢基本相同,但有些方面是很不相同的。用于模锻的铝合金棒料大多数是用铝坯或铸锭经挤压制成的,少数也是由连铸方法生产的。断面以圆形或矩形居多,这种形状比较适合锻造。     

AZ31镁合金ECAE过程中摩擦应力及其稳定值

建立了不同模具外角半径、模具内角半径与不同摩擦因数条件下的AZ31镁合金等通道转角挤压有限元模型,分析了摩擦应力在整个挤压过程中的变化规律,研究了模具外角半径、模具内角半径及摩擦因数对ECAE挤压过程中摩擦应力变化曲线峰值与稳定值的影响。以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验,对模拟结果进行了验证,并提出了减小摩擦应力提高挤压成功率的措施。结果表明,试样左侧摩擦应力最大值与试样右侧摩擦应力最大值随试样移动距离变化呈现出不同的变化特征。模具内角半径变化对试样右侧摩擦应力最大值变化曲线的峰值及稳定值有重要影响,而模具外角半径变化对试样左侧摩擦应力最大值变化曲线的峰值有重要影响。摩擦因数对摩擦应力变化曲线的峰值与稳定值均有重要影响。     

摩擦对6061铝合金等径角挤压变形的影响

应用Deform-3D软件,对6061铝合金的等径角挤压过程进行了数值模拟,研究了摩擦对挤压过程的影响,并分析了挤压过程中挤压力的变化以及应力和应变的分布情况。等径角挤压试验在1000kN压力机上进行,测定了实际挤压载荷,并采用不同的润滑剂对摩擦的影响进行了研究。结果表明,6061铝合金的等径角挤压变形过程中应力和应变呈不均匀分布,摩擦对挤压过程有着重要的影响。摩擦因数越大,挤压力越大,变形越不均匀。另外,对模拟结果进行了试验验证,结果基本一致。     

界面润滑条件对薄壁零件黏性介质压力缩径影响的有限元分析(英文)

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对薄壁零件黏性介质外压缩径过程中模具与筒坯之间摩擦因数对变形的影响进行有限元分析模拟。结果表明:在缩径过程中筒坯料的变形速度方向与作用在表面的黏性介质的运动方向始终保持一致。模具与筒坯的摩擦因数的临界值是0.12,当小于0.12时,摩擦因数对缩径成形过程的影响较小;当大于0.12时,随着摩擦因数的增大,其对缩径成形过程的影响不断加剧。改善模具与筒坯之间的界面润滑条件有助于缩径成形极限的提高。     

6061铝合金等通道挤压工艺数值模拟

采用有限元技术模拟6061铝合金在室温下等通道转角挤压(ECAP)过程,分析了模具圆心角、摩擦因数对ECAP过程的影响。结果表明,圆心角减小,试样等效应变值增大且较为均匀,但是挤压载荷增加;摩擦对载荷的影响明显。单道次挤压后,试样变形不均匀。     

静液挤压及普通挤压过程数值模拟对比研究（上）

本文基于大变形弹塑性有限元法,采用ANSYS／LS—DYNA软件对T42态2024铝合金普通挤压及静液挤压成形过程进行数值模拟研究,得到不同模角及挤压比对两种不同变形工艺下应力、应变分布和挤压压力的影响规律。模拟结果表明,静液挤压工艺因坯料与模具之间的摩擦因数的显著降低而有助于降低挤压压力及减少裂纹,最佳模角下所需挤压压力和裂纹产生概率最低。     

超声振动辅助微挤压成形界面摩擦特性研究

基于超声振动辅助微挤压成形过程摩擦特性表征需求，将超声振动辅助双杯挤压实验拆分为超声振动辅助正杯挤压和反杯挤压两个部分。通过超声振动辅助T2紫铜正杯挤压和反杯挤压的对比成形实验研究了不同超声振动模式辅助微挤压成形过程中试样-模具型腔间的界面摩擦特性，并提出一种量化评价新方法来评估超声振动辅助微挤压成形试样-模具型腔间摩擦应力及摩擦因数的变化规律。结果表明，微挤压成形应力降低值和试样-模具型腔间的摩擦应力降低值都随着超声振幅的增大而增大，且随着工具超声振动、工具-工件复合超声振动和工件超声振动的不同超声振动模式顺序依次增大。     

摩擦条件对高强铝合金单次ECAP作用的有限元模拟

对高强铝合金等通道转角挤压(ECAP)单次变形过程中摩擦力的作用进行了有限元模拟.结果表明,随着摩擦因数的增大,其变形载荷不断增大,所消耗的功也不断增大,心部应变不均匀程度增大,而材料平均等效应变保持基本不变.挤压过程中载荷-位移曲线可分快速增加、载荷稳定、快速增加、载荷稳定及快速下降5个阶段.当摩擦因数从0到0.30时,最大载荷提高了2.1倍,所消耗的功增加了1.3倍.因此在等通道转角挤压的过程中,应保证挤压凹模内壁表面光洁、使用合适的润滑剂,以减小摩擦和载荷,从而改善晶粒细化及组织的均匀性.     

铝合金筒体侧向挤压润滑条件分析及润滑剂配比研究

润滑条件对铝合金筒体凸台侧向挤压成形有着重要影响。通过润滑条件对成形等效应变及凸模载荷影响的模拟、分析得出:当摩擦因数增大时,等效应变、筒壁变形和凸模平均载荷值增加,但凸模载荷波动减小。综合分析后确定:当摩擦因数为0.25时,具有较好的挤压效果。水基石墨润滑剂较适合于铝合金的等温挤压,为获得该摩擦因数,制取5种不同石墨含量的润滑剂,通过摩擦试验分析,确定摩擦因数。试验结果表明:当石墨含量为质量分数18%时,该润滑剂的摩擦因数为0.25,此配比较适合于铝合金筒体凸台的侧向挤压成形。     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

奥氏体不锈钢变薄拉深过程的数值模拟

利用有限元软件Deform-2D,对奥氏体不锈钢变薄拉深过程进行热力耦合的数值模拟,研究了凸、凹模与坯料间摩擦和变形速度对变薄拉深过程的成形载荷和坯料损伤的影响。模拟结果显示：当凹模与坯料之间的摩擦增大,成形载荷和坯料损伤明显增大;当变形速度增大,坯料损伤增大而成形载荷减小。上述结论为奥氏体不锈钢变薄拉深工艺优化设计提供了可靠的理论依据。     

Finite element simulations of deformation behavior in equal channel angular pressing using a rotated die

A new die design for equal channel angular pressing (ECAP) of square cross-section billet was proposed by a 45 rotation of the inlet and outlet channels around the channel axes. ECAP utilizing the rotated and conventional dies was simulated in three dimensions using the finite element method. Conditions with different material properties and friction coefficients were studied. The billet deformation behavior was evaluated in terms of the spatial distribution of equivalent plastic strain, plastic deformation zone and load history. The results show that the rotated die appears to produce billets with a smaller deformation inhomogeneity over the entire crosssection and a greater average of equivalent plastic strain at the cost of a slightly larger working load. The billet deformation enters into a steady state earlier in the case of the rotated die than the conventional die under the condition of a relatively large friction coefficient.     

DEFORMATION BEHAVIOR OF AA6063 ALUMINIUM ALLOY AFTER REMOVING FRICTION EFFECT UNDER HOT WORKING CONDITIONS

The hot deformation behavior of AA6063 aluminium alloy has been investigated by means of compression tests at temperatures between 400 and 520℃, and strain rates ranging from 2.5 to 10 s^-1. Owing to the barreling, the theoretical model on the basis of Hills general method is used to calculate the flow stress of a cylindrical specimen under uniaxial simple compression so as to consider the friction effect at the die-specimen interface. A method of evaluating the friction coefficient by combining compression tests with the finite element method is presented. The real flow behavior of AA6063 aluminium alloy can be described with sinh-Arrhenius equation. The hot deformation activation energy Q derived from the corrected stress and strain data is 232. 350 kJ/mol.     

Application of upper bound solution for extrusion of PM aluminium alloys

An upper bound solution with a yield criterion for porous materials is employed for hot extrusion of the PM 7XXX series aluminium alloy. In the model, the kinematically admissible displacement increment field has discontinuities not only in the tangential components, but also in the normal component. The latter one is responsible for a change in density when the porous material passes the discontinuity. The theoretical results show the influence of die geometry (die semiangle, reduction ratio), friction shear factor, and density of porous billet on the total extrusion pressure. Power dissipated due to interfacial friction and velocity discontinuities is presented together with conditions for a dead metal zone formation. The model is verified by experimental results relating extrusion pressure to die semiangles. A satisfactory level of correlation between theory and experiment is shown. The work emphasizes the importance of the interfacial friction, which strongly influences the degree of this correlation.     

Microstructure and flow behaviour during backward extrusion of semi-solid 7075 aluminium alloy

The microstructure and flow behaviour during thixo backward extrusion of 7075 aluminium alloy were investigated. Reheating the steel die and the aluminium billet placed into the die at the same time using an induction furnace provides rapidly a very homogeneous microstructure suitable for thixoforming. During thixoextrusion, despite the high solid fraction, the solid globules are weakly connected and slide over each other without any plastic deformation. The flow remains quasi homogeneous resulting in homogeneous induced microstructure of the component.     

铝合金锭接锭挤压过程中横向焊缝的有限元分析

应用三维有限元法对铝合金锭接锭挤压过程进行了详细分析,探讨了挤压过程中金属的流动规律及横向焊缝的形成过程.模拟结果显示,挤压过程中金属表现为不均匀的流变行为;在新旧坯料接触顶端形成了一个空隙;同时在高压及剪切变形作用下,新旧坯料接触面形成了一条横向焊缝;讨论了横向焊缝质量的影响因素.模拟分析表明,通过改变平锥模的锥面长度,可有效缩短包含横向焊缝的制品长度.     

TC6合金等温锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

通过引入一个与微观组织相关的函数对稳态流动应力模型进行修正,建立了金属材料高温变形时的稳态流动应力模型.并将该耦合微观组织参数的流动应力模型写入有限元程序中,模拟了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的变化.研究了变形工艺参数(压下量,变形温度,变形速度和摩擦因子)对零件内部初生α相晶粒尺寸的影响.     

铝合金方环件压缩变形规律及机理

为了揭示锻件预制坯中方环件压缩变形的机理,采用有限元模拟及试验,对7075铝合金方环件压缩过程进行分析,研究工艺条件对方环件压缩变形流动行为的影响规律。结果表明:随着方环件高度的增大,压缩变形不均匀性明显增大,金属沿径向外流量显著增多,且压缩变形后金属变形行为的复杂程度也随之增大。通过工艺实验进行了验证,所得与模拟结果吻合较好,为复杂锻件预制坯工艺的制定提供了理论依据。     

神经网络在模具型腔温升预测中的应用

挤压成形过程中由于坯料和模具之间的滑动接触摩擦和坯料的塑性变形产生热而使模具型腔表面温度升高,加剧模具的磨损。采用热力耦合有限元法计算挤压成形过程中模具型腔表面的温升,将模拟结果与人工神经网络相结合,以有限元模拟结果作为学习样本,训练BP神经网络模型,以此模型预测模具型腔表面的温升。根据预测结果分析了挤压锥角、挤压速度和摩擦系数对型腔温升的影响,为进一步建立挤压成形过程中模具型腔表面的温升模型和磨损预测模型奠定了基础。