确定挤压凹模模孔位置的局部挤压比法

本文对复杂断面型材的挤压给出了确定模孔位置的局部挤压比法。该方法假设挤压时金属为稳态流动，按金属的流动规律划分变形区，给出局部挤压比的概念，选择局部挤压比与总挤压比之差作目标函数，优化模孔位置。按此方法设计的挤压模可减小金属流动的不均匀性，并较大可能地得到平直的挤压制品。     

基于质点逆向追踪的铝合金空心型材横断面温度的不均匀性

采用挤压金属质点逆向追踪方法,分析了铝合金空心型材挤压过程中型材横断面温度分布不均匀性的原因及主要影响因素。结果表明:挤压过程中质点在分流孔内流动时的温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而在焊合室内和模孔内流动时,温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性影响较小;挤压过程中各项热流作用对型材横断面温度分布不均匀性的影响程度由大到小依次为摩擦热、塑性变形热以及金属与工模具间的传热;通过模具结构设计和挤压工艺参数合理化,可使空心型材横断面温度分布的不均匀性得到较大的改善。     

双孔模型材挤压过程的有限元分析

本文采用大变形弹塑性有限元理论 ,对双孔模型材挤压成形过程进行了有限元分析。模拟了双孔模非对称角铝型材挤压变形过程 ,获得了挤压变形时网格畸变、流速、应力和应变分布 ,展示了型材挤压件变形不均匀细节。并与单孔模型材挤压过程进行了比较 ,发现双孔模[1] 挤压时 ,变形体内存在两个互为相反方向的涡流场 ,它们相互抵消 ,从而可以消除型材挤压过程中产生的扭拧、波浪、弯曲等缺陷。为提高挤压件质量 ,优化设计多孔型材挤压模以及制定合理的工艺 ,提供了理论依据     

断面复杂程度对铝合金挤压实心型材出模孔温度的影响

采用有限元计算,分析断面复杂程度对铝型材挤压出模孔温度的影响规律,提出了一种复杂实心型材出模孔温度的快速计算方法。结果表明,实心型材断面形状复杂程度对出模孔温度有显著影响,当断面形状复杂系数β由1.0增大到5.0时,稳态挤压阶段型材出模孔温度由504.2℃上升到537.6℃。采用该文提出的实心型材出模孔温度快速计算方法,即将复杂实心型材简化为等断面积圆棒,通过对等断面积圆棒出模孔温度计算结果进行修正,可获得复杂实心型材的出模孔温度,能够在不影响计算精度的前提下大幅度缩短计算时间。对β=3.5的扁宽型材,采用常规FEM方法计算型材出模孔温度,所需时间约13h;而采用快速计算方法仅需40min,并且两种方法所得结果,即出模孔温度之差仅为1.3℃。     

微反挤压数值模拟与实验研究

将退火后的T2紫铜圆柱坯料进行常温压缩实验,根据所得应力应变曲线,采用DEFORM-3D模拟杯壁厚度为0.5mm的杯形件的微反挤压成形过程。研究了凸模速度和摩擦系数对材料等效应变分布和凸模载荷的影响。结果表明,凸模速度越大,材料等效应变差值越大,变形越不均匀,但对凸模载荷无明显影响。摩擦系数越大,材料变形越不均匀,且凸模载荷明显增加。根据模拟结果选择合适的工艺参数进行微反挤压实验,实验所得杯形件晶粒变形较均匀,与模拟结果较吻合。     

ECAP变形不均匀性有限元分析及优化设计

通过对等径弯曲通道变形(ECAP)过程的数值模拟,分析了挤压过程中等效应变不均匀性现象,获得了ECAP变形的等效应变分布规律,提出了解决变形不均匀性的思路,并进行了挤压模具的改进。结果表明:模具通道内设置阻尼台阶能使试样下部的等效应变由改进前的0.965提高为1.919,变形程度得到明显改善,等效应变不均匀程度参数降低0.123,降幅达到23.7%。     

铝粉等通道挤压-正向挤压固结模拟及模具优化设计

等通道挤压-正向挤压(ECAP-FE)工艺可作为金属粉末固结的新工艺。针对纯铝粉末,采用Deform软件对ECAP-FE工艺进行热力耦合有限元模拟分析,剖析铝粉的固结行为。结果显示,ECAP-FE工艺对粉末多孔体具有强烈的致密效果,不同的模具参数对挤压变形的挤压成形力和等效应变均匀性存在不同程度的影响。研究结果表明,挤压比对挤压成形力影响显著,而模具模面角对等效应变均匀性影响较大。分析可得,当采用模具模面角为45°、过渡距离为20 mm、挤压比为6. 25的模具结构参数进行组合挤压时,既可以降低挤压成形力,又能提高等效应变均匀性。通过研究分析为模具的设计和铝粉致密化提供了理论依据。     

双通道等径角挤压试样变形不均匀性有限元分析

通过对双通道等径角挤压变形过程的数值模拟,获得了不同路径4个道次各变形区的等效应变分布图,分析了挤压试样变形不均匀现象及其形成原因。结果表明,双通道等径角挤压中存在4种变形区,其中与冲头接触的区域应变值几乎保持挤压前的水平,该区域的存在是造成试样变形不均匀的主要原因。多道次挤压中试样的均匀性不仅与旋转方式有关,还与试样的放置方式有关。采用A路径的试样应变均匀性优于B路径;采用A路径进行挤压,在2道次挤压后试样左右剪切变形区等效应变呈现一端大一端小的分布状态,在3、4道次挤压中采取大+小剪切变形区处于冲头一侧的放置方式,试样等效应变的均值最高;采取小+大剪切变形区处于冲头一侧的放置方式,制备试样等效应变分布最为均匀。     

基于DEFORM-3D对AZ31镁合金往复挤压变形均匀性有限元分析

通过DEFORM-3D对不同的模具进行往复挤压变形有限元模拟,研究了不同挤压比λ、挤压角度θ和变形区长度l对AZ31镁合金等效应变分布的影响。结果表明:模具挤压角度在45°～60°时,有助于改善等效应变分布的均匀性,挤压角度由30°增大至60°时,线性拟合后斜率从0. 85降至0. 53。减小挤压比λ和变形区长度l对改善等效应变分布均匀性效果显著,挤压比λ由4. 69减小至2. 64时,线性拟合后斜率从0. 53降低至0. 2。变形区长度l由5. 4 mm变为圆弧过渡(圆角半径r=5 mm),等效应变不均匀程度参数Ci从0. 4减小至0. 258。当模具挤压角度为45°,颈缩区直径为Φ16 mm (λ=2. 64),变形区长度l改为r=5 mm圆弧过渡时,试样等效应变不均匀程度参数Ci=0. 102,在模拟结果中数值最小,表明等效应变分布最均匀。     

基于Deform 3D的方管挤压模模桥结构优化研究

用于挤压空心型材的分流模较平模更易失效,其失效原因多为分流桥断裂引起的。分析了蝶形模和半球状分流模两种改进型分流模的特点,设计出一种拱形分流桥结构,并采用Deform 3D软件对拱形桥分流模挤压过程进行分析。结果表明,与传统分流模相比,采用拱形桥结构可以减小坯料对模桥的冲击,使最大挤压载荷降低11.1%。通过改善模桥的应力分布和应力集中情况,使最大等效应力降低32.2%,有效减小了模桥的开裂失效倾向。     

AZ80镁合金深孔筒形件数值模拟及试验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机得到AZ80镁合金的流动应力-应变曲线,根据应力-应变曲线求得材料热变形的材料常数,基于刚塑性有限元法,对AZ80镁合金的反挤压过程进行数值模拟。分析挤压过程中的载荷-行程曲线以及坯料内部的等效应力、等效应变分布,并就挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响进行分析。根据模拟结果对筒形件进行反挤压试验,分析成形件的显微组织及力学性能。模拟结果表明,镁合金深孔筒形件的最佳反挤压温度为360℃,反挤压速度为5 mm·s-1。采用此工艺制备的筒形件表面质量良好,组织得到明显细化,且其抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为324 MPa,216 MPa和11%。     

双向挤压与等通道复合变形模型的有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,对其进行了双向挤压与等通道复合变形模型的数值模拟计算,分析了模具转角对金属流动状态、等效应力、应变与挤压力的影响,并定量的分析了等效应变分布的不均匀程度。结果表明:AZ31镁合金经过双向挤压与等通道复合变形后发生了剧烈的塑性变形,应力主要集中在模具转角剪切区,且能有效的获得高的均匀等效应变值。     

基于有限元法的空心铝型材挤压过程瞬态分析

采用有限元软件,对一非对称截面列车上侧梁型材挤压分流、焊合直至稳态挤出的整个非稳态过程进行了数值模拟。着重研究了挤压成形过程中变形体的速度、温度、应变速率等物理场量的分布与变化情况,以及模具应力分布情况。针对模拟过程中出现的挤出物前端存在严重变形的问题,对模具的二级焊合室尺寸、阻流块高度以及工作带尺寸作出优化。模具结构优化后模孔出口截面速度均匀性得到明显改善,其速度差从22 mm·s-1减小到7 mm·s-1。通过分析等效应变速率与温度分布的关系,发现坯料温度升高所需的热量主要来源于坯料变形产生的塑性变形能。通过模具应力分析得知模具在各挤压阶段的应力分布情况。     

润滑热挤压铝合金的合理模孔形状

采用通常的平模润滑热挤压铝合金时,由于死区不稳定,导致制品表面出现起皮,分层等缺陷。设计了符合金属自然流动规律的模孔剖面形状。实验结果表明,这种模具对改善金属流动的不均匀性,降低挤压力和消除制品皮下缺陷有明显效果。     

镁合金正挤压-扭转变形的数值模拟与实验研究

结合传统挤压与扭转变形的特点提出正挤压-扭转复合变形方式,采用有限元软件对其变形方式进行数值模拟。研究扭转角度对坯料变形过程中累积应变的影响,并对经过不同扭转角度变形后坯料的等效应变分布的不均匀程度进行定量分析。根据正挤压-扭转复合变形的模拟结果,设计出较优的模具结构并进行实验研究。结果表明:正挤压-扭转复合变形可以显著提高镁合金变形过程的累积应变,随着扭转角度的增大,累积应变增大,但不均匀程度相对增加,最大等效应变高达3.75。当模具扭转角为40°时,试样可获得较大的等效应变和均匀的等效应变分布。在复合变形后,AZ31镁合金的晶粒尺寸由300μm显著细化至约6μm。     

基于ANSYS的制粒机模孔参数分析及优化

环模作为制粒机的重要组成部件,影响制粒机的制粒效率和成型质量。本文针对目前市场上常见的环模模孔参数,应用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟,利用正交试验研究了压缩比、模孔直径、模孔锥角以及模孔深度4种环模模孔参数在挤压过程中对模孔内壁等效应力的影响。确定了环模模孔的最佳参数,为环模结构优化提供了依据。     

空心铝型材蝶形模设计与挤压过程有限元数值模拟研究

针对空心铝型材挤压件,采用传统分流组合模具和蝶形模2种设计方案,分别建立三维设计模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用有限元数值分析软件Hyper Xtrude分别对2副模具的型材挤压过程进行有限元数值仿真模拟,同时运用软件的优化设计功能对2副模具的工作带分别进行优化设计。分析、比较铝合金金属在模具型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形等参数。结果表明:采用蝶形模挤压成形空心型材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时更均匀,分流桥上端流动死区减小,挤压压力曲线平稳,模具的等效应力分布更均匀,延长了模具的使用寿命,提高了生产效率和合格率、降低了生产成本,提高了经济效益。     

分流-挤压复合成形模具结构对斜齿轮成形的影响

利用软件Deform建立了圆柱斜齿轮分流-挤压复合成形有限元模型,模拟了不同凸台尺寸的凸模下齿轮热成形过程,研究了不同凸台尺寸对斜齿轮成形的影响规律。结果表明,凸台高度越高,最大成形载荷越小;凸台高度和凸台直径都会影响齿形的最终填充效果,凸台高度较小时,轮齿沿齿向的温度分布均匀性和等效应变分布均匀性较好。     

工艺路线对等径角挤压变形均匀性的影响

等径角挤压被认为是制备块体超细晶材料最有前景的工艺方法之一.采用刚塑性有限元法分析了不同路线多道次等径角挤压后的等效应变分布.结果表明:一道次等径角挤压后坯料中间主要变形区下部坯料的等效应变较低.A路线多道次挤压后,变形更加不均匀,上下表面的等效应变差值增大;C路线挤压后等效应变分布呈上下表面小,中间较高的分布特征,且随挤压次数的增加,中心和上下表面的等效应变差异增大.B_c路线多次挤压后的等效应变分布较均匀,等效应变较高的区域应变相差较小且所占区域较大.模拟结果对于等径角挤压工艺的制定可起到指导作用.     

基于数值模拟的铝型材挤压变形规律的研究(I)

采用有限变形弹塑性有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的一般变形规律。