AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场模拟与优化

采用数值模拟与实验相结合,对AZ31镁合金连续强流变轧制成形过程温度场进行了模拟与优化.结果表明,在倾斜板表面,合金温度从浇注口到出口逐渐趋于线性降低;在横断面上,接触倾斜板一侧合金温度比上侧低,当浇注温度大于690℃时,熔体在倾斜板出口温度高于AZ31合金液相线温度,容易发生制品断裂.在轧制变形区后滑区,主要发生半固态金属变形,合金从孔型入口到出口温度逐渐降低,半固态区间随着浇注温度的升高而增长,温度等值线发生两次弯曲,表层合金温度等值线向孔型出口凸出,而中心合金温度等值线向孔型入口凸出,其弯曲程度从中性面到孔型入口越来越明显;在轧制变形区的前滑区,主要发生固态金属的变形,温度等值线发生一次弯曲,且向孔型出口凸出.在本实验条件下,较合理的浇注温度范围在670—690℃之间.     

AZ31镁合金挤压过程的数值模拟

采用DEFORM-2D对AZ31镁合金的挤压变形过程进行了数值模拟。通过设计实验验证了所选材料应力-应变、摩擦系数和换热系数等参数的可靠性。在此基础之上,对一系列不同挤压过程进行了模拟计算分析,得到了坯料温度场分布、应力场分布及挤压载荷等一系列数据,并采用Matlab软件对不同工艺参数与形变载荷之间的关系进行了四维描述。     

AZ31镁合金管材挤压过程的数值模拟

采用Gleeble1500热模拟机对于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。通过实验得到真实应力的关系式及真实应变关系式，进而得到真实应力-应变曲线。以此为基础，采用DEFORM-3D软件，对不同壁厚管材的成形的过程进行模拟，发现在挤压时，管材内壁的金属比外壁的金属流动快，挤压筒与圆锥面过渡处的等效应变值最大等现象，分析了产生的原因，并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性。     

AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究

根据等温压缩实验所得AZ31镁合金应力一应变数据,拟合出材料温成形应力一应变曲线,应用有限元法模拟AZ31镁合金管材的挤压成形,着重探讨了AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供了科学依据。     

AZ31镁合金连续挤压扩展成形流动速度分布规律

为了解镁合金连续挤压扩展流动规律与工艺条件的关系,基于DEFORM.3D软件,建立镁合金的刚塑性有限元模型,通过数值模拟分析连续挤压过程坯料沿纵向对称面上的速度演变规律,探讨挤压轮转速对坯料各层面速度分布的影响机制。结果表明,在连续挤压过程中,金属流动速度在各变形区呈不同变化趋势。轮槽区的速度呈现由轮槽底面向封料面逐渐降低的分布形态;直角弯曲区的流道底部速度最高;扩展区由中心向两侧流动速度逐渐减小;在阻流区和模具区,流动速度的差别减小。随着挤压轮转速的增大,直角弯曲区和扩展区各层面金属的速度差值增大,流动的不均匀程度增加。连续挤压过程中金属的这种流动分布特点缘于轮槽面的摩擦驱动力与型腔壁摩擦阻力的相互作用。     

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.     

AZ31B镁合金薄板挤压成形模拟分析

镁合金板材挤压工艺参数较难控制,挤压温度与挤压速度的合理匹配是挤压成功与否的关键.以宽度700 mm、厚度4 mm的AZ31B镁合金薄板为研究对象,基于Forge软件和Normalized Crockroft&Latham断裂准则对其挤压过程进行了模拟.结果表明,挤压初期,铸锭上、下部金属逐渐向心部流动,左、右两侧金属流动与挤压速度保持同向;中、后期,±45.方向金属发生分离,一部分与上、下部金属合流后继续向心部流动,另一部分与左、右侧金属合流后向薄板宽度方向扩展.随挤压行程增加,成形薄板加长,局部高温区域由薄板两侧向中间部分转移;初始挤压温度400℃时,若挤压速度超过1 mm·s-1,薄板局部高温区域温度较高,成形质量和使用性能不易保证.采用380 ～ 400℃的初始挤压温度,大约0.2 mm·s-1的挤压速度,既可以显著降低设备成本,又利于保证薄板使用性能.     

AZ31镁合金保温杯内筒反挤压成形模拟研究

运用DEFORM-3D有限元分析软件模拟了AZ31镁合金保温杯内筒反挤压过程,分析了温度和挤压速度对AZ31镁合金反挤压过程中的等效应力、挤压力的影响。模拟结果表明:凸模圆角处的等效应力值最大;随着温度的升高,所需要的最大挤压力变小;挤压速度越大,最大挤压力越大。     

挤压比对AZ31镁合金变通道角挤压影响的数值模拟

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ31镁合金的应力-应变曲线,采用DEFORM-3D软件对其变通道角(CCAE)挤压过程进行了模拟,并分析了不同挤压比对挤压过程的应力和应变影响.结果表明,挤压比越大,所需的挤压力越大,且挤压后期挤压力减少比例越大,材料动态再结晶的程度越高.随着挤压比的增大,表面质量反而逐渐增高,试样平均等效应变成线性增大.     

Numerical simulation of continuous roll-casting process of aluminum alloy

In order to improve the strip quality of continuous roll-casting process （CRP） of aluminum alloy, the investigations of the flow behavior within the metal pool, the heat transfer condition between roll and strip, the pouring temperature of molten alloy, the roll-casting speed and the control of the position of solidification final point are important. The finite volume method was applied to the analysis of the continuous roll-casting process. A two-dimensional incompressible non-Newtonian fluid flow with heat transfer was considered, which was described by the continuity equation, the Navier-Stokes equation and the energy equation. With this mathematical model, the flow patterns, temperature fields and solid fraction distributions in the metal pool between two rolls were simulated. From the calculated results, the effects of technical parameters to the position of solidification final point are obtained. The simulated results show that the roll-casting speed and pouring temperature have an enormous effect on the temperature distribution and the position of solidification final point.     

AZ31镁合金电池筒反挤压工艺仿真研究

基于Deform-3D与AZ31镁合金材料模型对1号镁合金电池筒的反挤压成形过程进行数值模拟,完成模具设计及各工艺参数下反挤压成形过程的对比优化。结果表明:在相同挤压速度下,随挤压温度升高,等效应力峰值不断降低,等效应变峰值不断升高,温度场向高温区推进,并在280℃时,损伤值降至最低,说明在该温度下AZ31镁合金反挤压过程的破损率最小;另外,在280℃下,随着挤压速度的提高,等效应力场峰值不断减小,等效应变场峰值增大,温度场峰值向高温区推进,并在12 mm·s-1的挤压速度下达到损伤极值最小值。根据优化工艺进行反挤压成形试验验证,生产出了合格的产,品且筒壁组织均匀细化。     

AZ31镁合金薄壁管挤压分流孔轴向倾角影响规律的仿真模拟

基于开发的AZ31镁合金薄壁管分流挤压精确、高效的DEFORM 3D有限元模型,模拟揭示分流孔轴向倾角β对挤压力、焊合压力及模口处坯料金属流速均匀性的影响规律,并对β进行优化设计。综合考虑挤压力、材料利用率、焊缝焊合质量、管材尺寸精度及其应用环境等因素,获得该规格AZ31镁合金薄壁管分流挤压模具的合理分流孔轴向倾角取值范围为5°~1°,最优分流孔轴向倾角为β≈5°(即内斜5°)。     

半固态镁合金连续铸轧过程的数值模拟

根据半固态镁合金连续铸轧工艺过程的特点,建立了二维不可压缩非牛顿流体流动与传热的耦合计算模型,并使用流体分析软件FLOW3D对连续性方程、纳维-斯托克斯方程及能量方程进行稳态求解。考虑到辊间半固态金属浆料流动特点及双辊的布置方式有利于保持熔池内的层流流动,选取层流模型来进行描述。最终获得了连续铸轧工艺过程的流场、温度场和固相体积分数的分布以及入口浆料温度、铸轧速度等工艺参数对铸轧过程的影响规律。模拟结果可以很好地对工艺参数进行优化,从而为半固态镁合金的连续铸轧工业化生产奠定基础。     

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。     

AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟与实验研究

采用Gleeble3500热模拟实验机进行了单向拉伸实验,分析了AZ31镁合金板材的力学性能;以此实验数据为基础,对温热冲压过程进行了数值模拟,研究了拉深温度、压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响;通过极限拉深比实验,对数值模拟结果进行了实验验证。结果表明:在极限拉深温度150℃,极限拉深速度15 mm/s,固定压边力的工艺条件下,极限拉深比能够达到2.5。模拟结果表明:模拟结果和实验结果具有良好的一致性;采用变压边力可以明显提高板材的冲压性能,极限拉深比将达到5.0。     

Extrusion process and property of AZ31 magnesium alloy

The microstructure and mechanical properties of extruded AZ31 magnesium at different extrusion temperature were investigated.The results show that,at 380 ℃,when the extrusion ratio is 23,the AZ31 magnesium alloy has a dense recrystallized microstructure and good mechanical properties.On one hand,if the extrusion ratio is too small,grain crushing effect is not obvious,and part of the grain is not dynamic recrystallization.On the other hand,larger extrusion ratio can lead to grain growth and banded structure.Tensile fracture characteristics of extruded AZ31 magnesium alloy is quasi-cleavage.     

AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压成形数值模拟

应用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压进行了数值模拟,得到了350℃时叶片热挤压时等效应力、挤压力及填充特性等关键工艺参数.为镁合金叶片热挤压成形工艺及模具设计提供了必要的理论依据。