GH4169薄壁管滚珠旋压过程的缺陷研究

应用Deform-3D有限元软件进行GH4169薄壁管滚珠旋压成形过程的数值模拟,揭示了薄壁管缺陷产生的原因.分析了不同工艺参数对管材表面波纹、端口喇叭口及扩径缺陷的影响规律;结合实验研究,验证了模拟结果的准确性.结果表明,当轴向进给比范围为0.8～1 mm·r-1、主轴转速为180 r·min-1、减薄率为30%时,管材表面质量较好,胀径量较小,旋压成形过程处于较稳定的状态.     

镁合金AZ91D压铸的数值模拟

运用有限元模拟软件对镁合金AZ91D零件在普通压铸与真空压铸下进行计算机数值模拟,有效的预测液态金属在充型过程、凝固过程中的流场、温度场及宏观缺陷,以此对宏观缺陷的出现进行控制,优化铸造过程。此外比较真空压铸与普通压铸对铸件气孔率的影响。结果表明,当铸造工艺参数分别为冲头压射速度2.4 m/s、浇注温度655℃、模具初始温度180℃时,与压铸相比,真空压铸能有效减少铸件的气孔率,改善铸件质量。     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线。采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响。模拟的结果表明：在25∶1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s。     

镁合金管高速滚珠旋压变形区温升特性研究

滚珠旋压由于连续逐点成型特性而产生大量的变形热而需要对变形区进行连续冷却。由于镁合金成型温度较低的特点,可以利用摩擦与变形热替代镁合金薄壁管滚珠旋压工件的加热过程。本文通过有限元模拟对不同工艺参数下的生热规律进行了计算,结果表明：滚珠旋压变形影响区的温度随着摩擦系数,模具转速,减薄量和进给比的提高而增加,其中,减薄量对温度的提高最为敏感,模环转速对温度的提高影响较小,摩擦系数对温升的影响最小;在高转速和大减薄量时变形影响区的温度可以达到220℃以上,可以满足镁合金的温热成形的温度要求。变形区非接触式温度测量结果表明模拟结果与实测结果吻合度较高。     

半固态AZ91D镁合金压铸过程的数值模拟

采用机械搅拌方式研究了半固态AZ91D合金的流变特性,并根据实验数据,拟合出剪切速率为238s-1时,半固态AZ91D合金的固相体积分数和表观粘度之间的关系式。从流体力学的角度,采用数值技术对半固态AZ91D镁合金的压铸过程进行了研究。数值模拟结果表明,半固态浆料温度为550℃、模具温度为300℃、压铸速度为1m/s时,该文所设计的压铸件的压铸过程能很好地进行。同时,该研究工作能为分析压铸成形过程提供有益的信息。     

AZ91D镁合金半固态触变成形的数值模拟

采用商业有限元软件DEFORM3DTM对半固态镁合金AZ91D的触变成形过程进行了数值模拟,并利用自制的模具,在加热到570℃保温不同时间的情况下,对AZ91D镁合金半固态坯料进行触变成形试验。通过模拟分析的结果与试验的实际结果进行对比,得出了最佳触变成形工艺参数,同时,在一定程度上验证了数值模拟分析结果的可靠性。     

半固态AZ91D镁合金浆料的流变压铸过程数值模拟

在半固态AZ91D镁合金浆料表观粘度试验数据拟合的基础上,建立了半固态AZ91D镁合金浆料的表观粘度触变模型,并对AZ91D镁合金浆料在连杆型腔中的充填过程进行了模拟.模拟结果与实际充填结果符合,说明建立的AZ91D镁合金浆料表观粘度触变模型正确可行.模拟优化了连杆压铸件的压铸工艺,合适的压铸工艺参数为:浆料成形温度在590℃以上,内浇道充填速度为2.7 m/s,压射比压在40 MPa以上.     

基于SHPB实验的挤压AZ91D镁合金动态力学行为数值模拟

使用霍普金森压杆技术对挤压AZ91D镁合金进行3种应变速率下的动态压缩实验,基于实验数据的拟合确定了其动态压缩的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用拟合的J-C本构参数和LS-DYNA有限元软件对挤压AZ91D镁合金在3种应变速率下的SHPB实验进行了数值模拟,根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下完整的应力-应变曲线,并与实验及拟合的应力-应变响应进行了对比。结果表明:当应变速率在400~1000 s-1之间变化时,AZ91D镁合金的应变速率敏感性随应变率增大而增大;基于J-C材料模型描述的AZ91D镁合金应变速率相关的应力-应变本构模型,其数值模拟结果与拟合结果及实验结果基本吻合。     

AZ91D压铸镁合金热旋铆变形行为的数值模拟

对尺寸为4 mm×4.7 mm的压铸AZ91D镁合金铆钉热旋铆时的变形行为进行了数值模拟研究,采用了正交试验方法分析成形参数对铆钉成形的影响,得出最佳参数组合为:铆头初始温度为600℃,传热时间为2 s,铆头进给速度为0.8 mm/s,铆头转速为480 r/min。并分析不同成形参数下变形区温度、应力、应变分布规律及变形区的损伤情况,铆钉头部边缘处在成形中的等效应力最大,波动幅度显著,变形不稳定,且该区域成形后损伤最大,易产生破裂、褶皱等缺陷。     

AZ91D镁合金壳形件真空压铸充型和凝固过程的数值模拟

运用有限元模拟仿真软件对镁合金AZ91D壳形件进行多组正交试验真空压铸过程的数值模拟,找出最佳的压铸工艺参数.通过模拟结果表明:最佳压铸工艺参数为浇注温度655℃、冲头压射速度3 m/s、模具初始温度200℃.在这组优化的工艺参数下,通过对液态合金充型及凝固过程的可视化观察,有效的预测铸造缺陷产生的部位及原因,从而在实际生产中采取相应的措施避免缺陷的产生,优化铸造过程.     

AZ91筒形件旋压的组织衍化及微纳力学性能

本文采用强力正旋的方式对AZ91镁合金筒形件进行多道次旋压,通过光学显微镜(OM)和配有电子背散射衍射和能谱的扫描电子显微镜(SEM-EBSD-EDS)对不同旋压道次的微观组织衍化进行观察,结合EDS和X-Ray衍射仪（XRD）对筒形件的物相进行分析,通过纳米压痕试验仪对不同旋压道次镁合金的微区力学性能进行测试。研究结果表明：当AZ91镁合金筒形件的壁厚减薄率达到88.3%时,表面成形良好,无裂纹、褶皱产生;在旋压的初期,主要为外壁镁合金发生塑性变形,随着旋压变形量的增加,筒形件内外壁镁合金变形趋于一致,组织均匀,脆性相Mg17Al12发生破碎,呈流线形弥散地分布在镁合金内部,同时镁合金晶粒也得到细化,并发生动态再结晶;随着变形量的增加,筒形件的强度提高,硬度最高可达1.036 GPa,强化方式主要为第二相弥散强化和细晶强化。     

变形镁合金零件数值模拟及成形工艺优化设计

本文采用等温挤压工艺,成形温度为350～360 ℃;根据等温压缩实验所得变形镁合金应力-应变数据,应用刚塑性有限元法模拟变形镁合金等温挤压成形,探讨变形镁合金等温挤压成形过程中,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,预测变形时产生的缺陷.在试验生产中针对模拟结果,采用快换式模具结构和局部引流法等,成功地挤压出形状复杂的镁合金零件,其力学性能,组织和尺寸精度均符合要求.从而为该类零件等温挤压成形工艺大规模生产提供科学依据.     

基于变温度场的镍钛形状记忆合金管滚珠旋压有限元模拟(英文)

作为一种新的尝试,在高温下应用滚珠旋压制造镍钛形状记忆合金管。将名义成分为Ni50.9Ti49.1(摩尔分数)的镍钛形状记忆合金棒料进行固溶处理,制成用于滚珠旋压的镍钛形状记忆合金管坯。以变温度场和本构方程为基础,用刚粘塑性有限元法来模拟镍钛形状记忆合金管的滚珠旋压,获得了温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷预测。有限元模拟结果表明,在旋压件的主变形区有大约160℃的温升。从应力场和应变场可以看出,镍钛形状记忆合金管的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则,塑性变形区处于三向压应力状态。径向应变和切向应变为压缩应变,轴向应变为伸长应变。旋压载荷伴随滚珠旋压行程的变化对于预测旋压件的稳定流动具有重要的意义。     

AZ91D镁合金屑的固相再生(英文)

利用固相再生技术回收利用AZ91D镁合金屑,具体工艺为先冷压再热挤。结果表明:制备的AZ91D镁合金具有较好的力学性能且晶粒明显细化。在热挤出过程中发生了动态再结晶,且动态再结晶组织受到热挤温度和应变速率的影响,在300-350 °C下基面滑移和孪晶协调变形导致动态再结晶晶粒产生,形成"项链"组织;在 350-400 °C下位错的交滑移控制动态再结晶形核;高于400 °C时位错攀移控制了整个动态再结晶过程,形成均匀的再结晶组织。随着应变速率增加AZ91D镁合金力学性能增大,改善了材料的力学性能,但应变速率过大,制备试样表面出现裂纹,影响材料的力学性能。     

Thixotropic behavior of semi-solid AZ91D magnesium alloy

The thixotropie behavior of semi-solid AZ91D slurry was studied through a Couette type viseometer.The results show that the apparent viscosity of semi-solid AZ91D magnesium alloy slurry increases after being isothermally held, but the apparent viscosity quickly falls down to a steady state value after being stirred again and it takes on a sharp shear-thinning behavior. With the same shearing rate and the rest time increasing, the steady apparent viscosity increases because of the agglomeration of the solid particles, and the time required for the slurry to reach the steady state also becomes longer. If the solid fraction increases, it takes longer time for the slurry to reach the steady apparent viscosity with the same shearing rate and the same rest time. If the solid fraction and the rest time are the same, but the shearing rate rises, it takes shorter time for the slurry to reach the steady apparent viscosity and the final steady apparent viscosity also decreases.     

镁合金筒形件旋压成形工艺及模具设计

介绍了镁合金筒形件的旋压成形工艺,研究了成形该工件的旋压模具结构。在加热状态下,由主轴带动芯模和毛坯旋转,依靠芯模和旋轮使毛坯发生变薄旋压。同时针对设计过程中出现的温度、毛坯结构等影响因素,设计出了合理的模具。该模具结构简单,重点设计旋轮和芯模,实现了在普通车床上进行旋压,降低了成本,并成功得以生产应用。     

Fretting wear behavior of AZ91D magnesium alloy

The fretting behaviour of the AZ91D magnesium alloy was investigated. The influence of the number of cycles, normal load （contact pressure） and the amplitude of slip on the fretting behavior of the material were focused. Fretting tests were performed under various running conditions with regard to normal load levels and slip amplitudes. The friction coefficient between the surfaces at the fretting junction was continuously recorded. The freeing damage on the magnesium specimens was studied by SEM. The resultS show that the wear volume increases with the increase of slip amplitude, and linearly increases with the increase of normal load in the mixed and gross slip regime, but the normal load has no obvious effect on the wear volume in the partial slip regime. The predominant fretting wear mechanism of magnesium alloy in the slip regime is the oxidation wear, delaminated wear and abrasive wear.