等通道转角挤压变形工艺综述

通过对不同变形路径、道次、温度、模具转角等工艺参数对等通道转角挤压变形的影响机理进行分析。总结了各工艺参数对成型工艺的影响规律。     

温度和背压方式对等通道转角挤压过程的影响

建立了用于分析等通道转角挤压过程的热力耦合有限元模型。通过对纯钛等通道转角挤压过程的数值模拟,获得了模具及试件内部的应力、应变和温度分布。研究结果表明,等通道挤压过程中试件温度分布不均匀,在模具转角剪切部位温度最高且存在明显的温度梯度。在较高的温度条件下进行挤压,有利于降低成形压力和获得较大的变形量;接触摩擦的存在导致模具受力状况恶化及试件变形的不均匀;而带背压的挤压方式可以在有效地增加试件变形量和变形均匀性的同时降低材料产生破坏的可能性。     

圆形挤压件等通道弯角挤压过程三维数值模拟与参数分析

等通道弯角挤压(ECAP)工艺可以将材料晶粒有效细化至1μm以下，是目前获得块状超细晶粒材料的重要方法之一。利用DEFOM-3D对圆形纯铝挤压件ECAP工艺进行大量三维有限元模拟，获得了挤压件变形过程晶粒细化机理，得出了挤压过程中模具拐角、模具圆心角和摩擦条件对挤压件变形均匀程度的影响规律，从而为ECAP模具设计、工艺参数拟定以及挤压工艺路线规划提供有效的理论指导。     

新型等通道转角挤压模具优化设计

设计出一种新型的等通道转角挤压模具,推导出该模具下工件变形等效应变值的理论表达式,并应用3D有限元分析技术,分析了模具转角区的外倒角半径R和内倒角半径r的变化对工件变形的变形行为、应变分布和挤压所需的最大栽荷的影响.研究结果表明,R和r的增大都可以减小变形死区面积,但r影响更显著;R的增大将导致最大载荷的迅速减小,而r对其影响甚微.     

挤压及热处理对6063铝合金组织及性能的影响

对6063铝合金采用了等通道转角挤压工艺及随后的热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜及拉伸实验分析了挤压及热处理对6063铝合金的微观组织及力学性能的影响。研究表明:等通道转角挤压显著细化了铝合金的晶粒尺寸并改善了晶粒分布的均匀性。挤压道次越多,晶粒细化作用越明显且晶粒分布的均匀性也越好。经4道次挤压及时效处理后,铝合金的平均晶粒尺寸减小到1.3μm,材料的强度和硬度得到显著提高而延伸率仍保持较高。增强的强度及硬度归功于位错强化、晶界强化和析出的Mg2Si相。     

摩擦对大型等通道转角压最大挤压载荷的影响

采用Deform-3D有限元软件对大型等通道转角压(Equal channel angular pressing,ECAP)进行动态计算仿真模拟,并进行试验研究,重点考察变形体与模具间摩擦因数和模具水平通道扩口直径对挤压载荷的影响。模拟结果表明,剪切摩擦模型适合用于ECAP变形仿真模拟计算,摩擦因数对大型ECAP的最大挤压载荷具有很大影响,随着摩擦因数的增加,最大挤压载荷急剧增加;摩擦因数μ=0.6(近似于铝和钢干摩擦)时的挤压载荷是摩擦因数为0时挤压载荷的5.1倍;增加出口通道扩口端的直径,当μ<0.6时,对最大挤压载荷几乎没有影响,而当μ>0.6时,可以明显降低最大载荷值,但也不是出口通道扩口直径越大其对应的挤压载荷就越小。试验研究表明,大型ECAP必须想办法降低摩擦才能实现批量化生产,试验和仿真的最大挤压载荷吻合。     

Conform连续挤压铝扁管生产线的瓶颈工序优化

提高Conform连续挤压铝扁管生产线的工作效率，降低生产成本，关键问题在于提高挤压模具的使用寿命。挤压模具是该生产线的瓶颈工序，本文从模具的材质选择、热处理工艺、表面处理工艺、模具结构的优化设计、模具制造中的加工质量、挤压工艺、模具的科学使用及管理等方面做了剖析，并有针对性地提出切实可行的对策，对Conform连续挤压铝扁管生产线进行了优化设计。     

等通道转角挤压改进模具

叙述了等通道挤压传统模具有残余废料存在的问题,提出了带滑动底座的新型模具结构,挤压结束时,只需要继续将底座向右移动就可以轻松地取出余料,减轻了挤压废料对模具的损害,延长了模具的使用寿命,节约了成本。     

新型等通道转角模具挤压AZ91D镁合金的数值模拟

设计了一种新型的等通道转角挤压模具外形并推导出了在该模具中变形工件上分布的等效应变的理论公式.基于该公式,采用3D有限元分析技术,分析了平值的变化对工件变形的应变分布和挤压所需的最大载荷的影响.模拟的平均等效应变值和理论值非常吻合,ψ=40°时,工件上的等效应变分布最为均匀;ψ的增大将导致最大载荷的逐渐减小,且下降的幅度越来越小.     

等通道转角挤压下变形体长度对应力的影响及开裂判据分析

利用有限元软件ANSYS对2024铝合金等通道转角挤压(Equal-channel angular pressing,ECAP)过程进行计算模拟,得到等效正应力(Von Mises应力)、切应力随变形体长度及下行位移的变化,结合ECAP试验,研究ECAP形变开裂的判据.结果表明,无论变形体长度及下行位移如何变化,等效正应力都小于材料的抗拉强度,而切应力则随着变形体长度的降低总体上呈下降趋势,当变形体的长度小于某一临界值时,计算模拟表明最大切应力小于材料的抗剪强度,样品开裂倾向大幅降低,二者相当吻合.研究结果不仅说明"最大切应力不大于材料抗剪强度"可以作为材料ECAP形变过程中不出现开裂现象的判据,而且也为材料的ECAP加工提供理性研究思路,即先实测材料的应力-应变曲线,然后基于上述判据对模具结构、材料预处理工艺及样品尺寸等进行优化设计.