感光鼓用铝管挤压温度场数值模拟与研究

本文使用基于有限体积法的MSC.Superforge软件对感光鼓用铝管挤压过程进行了数值模拟,使用欧拉法表征了挤压过程中金属的温度场。研究了在不同预热温度下坯料的挤压温度分布情况;研究了坯料温度从非稳态到稳态的转变过程,得出了金属在挤压筒与分流组合模焊合室内部的温度变化规律。研究表明在铝管挤压时,由于存在大量变形热和摩擦热而使坯料温度升高;同一预热温度的坯料各部位的温升不相同;不同预热温度的坯料温升也不相同;在其它条件不变的情况下,预热温度越高则坯料温升幅度越小。     

Hastelloy G3管材热挤压模具磨损有限元分析

基于修正的Archard磨损模型,利用DEFORM-2D有限元软件分析了镍基耐蚀合金(Hastelloy G3)管材热挤压成形时挤压工艺参数对模具磨损的影响规律.结果表明,挤压模具的磨损主要集中在锥模出口处.模具最大磨损深度随着挤压速度、坯料预热温度的升高而降低,随摩擦因数的增大而升高.模具表面磨损深度随着模角的增大而升高.最佳热挤压工艺参数是:挤压速度200mm·s^-1,坯料预热温度1180℃,摩擦因数0.05,界面换热系数5N·mm^-1·s^-1·℃^-1.此时,模具最大磨损深度为0.0515mm,模具可重复使用20次.     

W-40Cu粉末包套热挤压过程数值模拟

采用DEFORM-2D软件对W-40Cu粉末包套热挤压过程进行了数值模拟,研究了挤压过程中内部多孔体粉末坯料和外部塑性钢套的温度场、应力应变场和速度场的分布情况,并深入分析了坯料的等效应力应变和坯料、包套的最大流动速度随挤压温度、挤压速度、挤压比等的变化情况,以及包套厚度对粉末包套热挤压过程的影响。结果表明:粉末包套挤压过程中在模口附近出现最高温度值,等效应力的最大值出现在锥形区转角处,等效应变最大值出现在模口附近的包套表面,坯料最大流动速度值出现在模口附近的坯料芯部位置,包套最大流速值出现在挤压头部位置;坯料等效应变和流动速度随包套壁厚的增加先升高后降低,在包套壁厚为7.5mm时应变值最高;包套底厚影响挤压坯的形状和材料利用率。模拟得到的不同温度和挤压比下的变形载荷与实验值误差小于10%,吻合较好。     

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明:镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25mm时,坯料挤出高度最大.     

工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响

针对7075铝合金微齿轮挤压过程中出现的微尺度效应问题,将退火后的7075铝合金进行等温微压缩试验,获得材料的真实应力应变曲线,导入DEFORM软件,并模拟微挤压成形过程。定义挤出端凸度来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小,则成形性越好。设计正交试验,研究入模角、坯料直径、挤压温度、挤压速度和摩擦因数等对微齿轮热挤压成形过程中最大成形载荷和成形性能的影响规律。分析结果表明:坯料直径对最大成形载荷和挤出端凸度的影响均最大;挤压速度对成形载荷的影响较大,挤压温度的影响次之;挤压温度对挤出端凸度的影响较大,挤压速度的影响次之;入模角和摩擦因数对成形载荷和挤出端凸度影响均较小。通过优化工艺参数模拟挤压得到质量良好的微齿轮。     

油井管用镍基耐蚀合金的研究与发展

介绍了油井管用镍基耐蚀合金G-3的国内外研究现状,并进一步研究了该合金在750℃长期时效后的组织变化.结果表明,长期时效后G-3合金晶内会析出第二相,从而降低合金的耐腐蚀性能.采用数值模拟技术对G-3合金管材的热挤压成形过程进行了模拟分析.结果表明,最大挤压力随着挤压速度的增加先升后降、随着坯料预热温度的升高而逐渐降低;坯料最大温升随着挤压速度的增加而增加,随着坯料预热温度的升高而降低.     

7075铝合金等通道挤压过程工艺优化

文章探求7075铝合金一道次ECAP成型过程的最佳变形温度,利用DEFORM-3D有限元分析软件对7075铝合金方形坯料进行了不同挤压温度有限元数值模拟实验,利用元胞机模拟不同温度下变形晶粒尺寸,并加以实物观察验证。结果表明,500℃是7075铝合金最佳挤压温度;当7075铝合金处于较低挤压温度时,随着挤压温度升高,变形后的晶粒逐渐细化;当挤压温度大于500℃时,ECAP变形坯料由于再结晶后晶粒生长,晶粒异常粗大不符合生产要求。     

高温合金管材挤压变形及挤压工艺的流函数法研究

针对IN690高温合金管材在挤压过程中挤压力大及预测不准等问题,以优化设计挤压工艺和参数进而实现降低挤压力、减少能耗为目标,应用流函数法建模分析挤压变形过程和建立挤压力求解模型,得到了稳定挤压时金属的速度流线.研究了挤压温度、摩擦因数和模具角度等因素对挤压力的影响规律,建立了IN690高温合金管材挤压工艺参数与挤压力的关系.以挤压力最小为优化目标,优化设计了最佳挤压温度和模具角度.     

AZ61镁合金挤压工艺模拟研究

利用有限元软件对AZ61镁合金挤压工艺进行了研究,通过正交试验设计的方法研究了坯料温度、挤压速度、摩擦条件、模具锥角和模具工作带长度对挤压载荷、等效应力及变形均匀性的影响,根据模拟结果提出最佳的工艺参数,为实验的研究提供了参考.     

AZ61镁合金挤压工艺模拟研究

利用有限元软件对AZ61镁合金挤压工艺进行了研究,通过正交试验设计的方法研究了坯料温度、挤压速度、摩擦条件、模具锥角和模具工作带长度对挤压载荷、等效应力及变形均匀性的影响,根据模拟结果提出最佳的工艺参数,为实验的研究提供了参考.     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦-磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验,考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成,讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明,在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小,残余奥氏体含量较高,硬度最高,其磨损性能为最佳;而当温度为650℃和750℃时,晶粒尺寸较粗大,残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下,挤压温度为550℃时,摩擦因数为0.7667;当挤压温度达到650℃,摩擦因数为0.8587,提高了12.01%,磨损性能降低;750℃时,摩擦因数为0.8764,相比550℃提高了14.31%,磨损性能进一步变差;在550、650和750℃时,磨损形式主要为磨粒磨损.     

金属挤压成形理论与技术发展的现状与趋势（2）

3　在金属挤压成形过程的数值模拟与物理模拟方面取得的主要成果3.1　铝合金挤压时温升有限元分析利用工程计算法可计算出热能的发生源和发生量,用微分方程式和有限元法可计算出发生热的热传导。基于上述原理建立了数学模型,选择和处理边界条件、单元及其划分,围绕坯料、挤压筒、模具等,计算和确定了坯料温升的热源、坯料内的热传导、挤压筒壁周围发热产生的温升和模孔周围发热引起的温升、向模具和挤压筒扩散的热、挤压温升与挤压速度的关系问题,为合理设计挤压工艺和挤压工模具提供了依据。3.2　挤压模内温度场的有限元分析在铝型材热挤压…     

大口径无缝紫铜管挤压工艺研究

大口径紫铜结晶器是钛合金、镍基合金等贵重金属真空冶炼设备的重要部件,结晶器选用大口径无缝紫铜管寿命更长。挤压法相对于离心铸造法和锻造法等是最适合制造大口径无缝紫铜管的方法,挤压法制得的紫铜管组织均匀、力学性能更优。挤压工艺参数对紫铜管性能有显著影响,但目前尚无大口径紫铜挤压工艺参数的研究。文中研究了加热温度和挤压变形量对大口径紫铜管挤压力、晶粒尺寸和力学性能的影响。结果表明,大口径紫铜管的坯料加热温度越高,最大挤压力越低,但是降幅随着温度的升高逐渐减小;最大挤压力主要由紫铜的塑性变形力和与模具间的摩擦力构成,塑性变形力与挤压比的自然对数成正比;晶粒尺寸随加热温度提高和挤压比减小呈增大趋势;无缝紫铜管在挤压加热温度为780~860 ℃且挤压比为5.4~6.4时的力学性能相近,在该工艺窗口下挤压制造的无缝紫铜管均满足产品技术指标要求。     

PQF轧管机连轧过程芯棒温度场有限元分析

芯棒是PQF(Premium Quality Finishing,高质量精轧机)的主要加工设备之一,其温度的分布和变化情况是研究芯棒磨损和缺陷产生的依据.采用有限元法分析PQF生产28CrM057钢管过程中芯棒各阶段温度场和温度随连轧时间的变化曲线.结果表明,表面节点一直处于较高温度,而芯棒内部的各取样点温度几乎保持在初始温度;芯棒表层温度变化剧烈,在1#机架和2#机架间时温降速率超过160 K/s;芯棒整体平均温度在第一机架轧制时升高最快,在以后的各阶段温升迅速减慢.结合轧制过程芯棒温度变化规律和失效机理,提出了延长芯棒寿命的建议.     

GH625合金管材热挤压成形工艺及组织演变的研究

利用卧式挤压机对GH625合金进行了管材热挤压试验,研究了挤压温度和挤压比对GH625合金管材挤压过程中的力能参数及挤压后管材不同部位的显微组织的影响.结果表明,随着挤压温度的降低和挤压比的升高,最大挤压力逐渐升高.管坯在固定挤压速度40 mm·s-1,预热温度为1150～1200℃和挤压比为3.46～4.10的条件下,可成功挤压出3种规格的GH625合金管材;挤压后的管材由于在挤压过程中发生了动态再结晶组织明显细化,管坯横向组织为等轴的动态再结晶晶粒和原始晶粒组成,纵向组织则由等轴的动态再结晶晶粒及被拉长的原始晶粒组成,呈条带状组织;挤压后管材的外壁、中心、内壁与管材的头部、中部与尾部在热挤压变形过程中,由于变形不均匀发生了不同程度的再结晶,因而存在不同程度的混晶组织.为消除混晶组织,结合设备能力与GH625合金的变形特征,可通过提高坯料挤压的变形温度和挤压比来控制变形的均匀性,并通过切头,去尾和对管材内壁进行少量机加工的方法,可获得具有完全动态再结晶组织的挤压管材.     

双辊铸轧工艺参数对熔池场变量的影响

双辊铸轧过程控制是一个高度复杂的工程问题,熔池流场和温度场的稳定性直接影响着带坯的质量。研究铸轧工艺参数对流场、温度场的影响规律,对于得到厚度均匀的板带具有重要意义。基于立式双辊铸轧工艺构建了1∶1水模型实验平台和标准湍流数学模型,研究了铸轧速度、熔池接触角及浇注温度对熔池流场、液面波动及出口温度的影响。结果表明:在熔池出口附近,由于熔池体积减小而产生液体回流现象,且回流区域面积与铸轧速度近似成正比。铸轧速度越大,出口温度越高,沿板宽方向温差越小。当铸轧速度大于7.2m/min或熔池接触角小于40°时,熔池液面波动过于剧烈,会严重影响板带的质量。     

金属热变形时摩擦边界条件的确定

通过圆环压缩的有限元模拟和实验的方法分析了金属在高温下变形时的摩擦边界条件,分析了摩擦因数的大小对环形件压缩时变形和应力的影响.通过模拟计算和实验确定了摩擦的变化规律和金属热变形时摩擦因数的取值范围.     

基于应变补偿的含稀土Ti_2AlNb基合金高温本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,采用摩擦及温度对试验数据进行修正,通过多元线性回归拟合的材料参数与应变量多项式函数关系,构建了基于应变补偿的Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金本构模型。结果表明:摩擦及温度修正的流动应力更能够真实反映合金在高温变形过程中的动态响应;经摩擦修正后的流动应力均低于实验测得的流动应力,随温度的升高,摩擦修正的流动应力越接近于实测值;在低温高应变速率条件下,温升引起的流动应力变化较大,在低应变速率条件下和变形温度高于1050℃时,温升引起的流动应力变化较小。以应变为4次多项式拟合得到的本构模型能够较好预测热压缩模拟过程中流动应力,其相关系数R达到0.9907,平均相对误差E为4.79%。该模型可作为Ti_2AlNb基合金塑性成形过程中有限元模拟的本构关系。     

核电主管道非对称双管嘴同时挤压成形工艺

针对AP1000核电主管道侧向双管嘴非对称分布的特点, 本文在单轴单向压力机平台上增加提升油缸的运动作用, 提出双管嘴同时挤压成形的新工艺.首先, 分析了双管嘴同时挤压成形的工艺原理并建立了可实现同时成形的上顶杆及提升油缸的速度与管嘴尺寸之间的解析关系.其次, 建立双管嘴同时挤压成形的有限元模型, 分析了同时挤压成形方案的可行性及在避免管嘴处材料撕裂缺陷方面的优势.最后, 从降低成形载荷和关键部位晶粒尺寸以及提高组织均匀性的角度, 分析了坯料温度、挤压速度和摩擦条件三个重要因素的影响规律, 为实施主管道挤压成形提供工艺参考.      

粗轧出口温度对600 MPa级汽车大梁钢性能的影响

分析了粗轧出口温度对低碳Nb-Ti微合金化600 MPa级汽车大梁钢性能的影响.研究表明:在相同成分体系下,粗轧出口温度对薄规格(3.8 mm)和厚规格(7.8 mm)的强度影响趋势一致.粗轧出口温度在1055～1075℃,随着粗轧出口温度升高强度降低;粗轧出口温度低于1055℃和高于1115℃时,粗轧温度越高强度越高...