挤压-剪切薄壁中空镁合金型材成形过程物理场及微观组织

为研究镁合金圆管挤压成形薄壁中空方管的可行性及其性能,本文通过挤压-剪切复合成形工艺将AZ31镁合金圆管坯料直接制备成厚度为2 mm的薄壁中空方形管材。结合DEFORM-3D软件对不同温度下镁合金方管成形过程中成形载荷、挤压速度、等效应变等进行了数值模拟。结果表明：温度的大小影响成形载荷的分布,合适的成形速度与温度有利于镁合金方管的成形。通过挤压-剪切复合工艺可直接一道次成形薄壁中空方管,且成形方管的晶粒尺寸得到有效细化;在400℃下成形方管的屈服强度约为230MPa,伸长率约为20%,断裂方式为准解理断裂;在动态再结晶和较大的剪切作用下,成形方管的基面织构分散程度较高,强度明显弱化,其综合性能得到提高。在挤压-剪切复合成形过程中,可以通过降低变形速度和提高变形温度来获得良好性能的镁合金方管。     

薄壁空心型材挤压模设计

介绍了在薄壁型材空心挤压模设计中，对各参数及工作带取值范围的确定，以及对如何提高型材机械性能的途径提出了具体措施。     

AZ31镁合金薄壁空心型材挤压过程数值模拟与模具优化

采用基于AZ31镁合金的本构方程与ALE算法的HyperXtrude软件,针对某一AZ31镁合金薄壁空心型材的挤压过程进行数值模拟,根据初始模具设计的不足,提出优化模具工作带长度和增设阻流坎两种优化设计方案。结果表明,优化方案有效地解决了初始模具设计中速度分布不均的问题;采用优化方案生产的型材截面上的温度分布和应力分布更加均匀;对于复杂薄壁空心型材,增设阻流坎比优化工作带长度更加适用。     

EW75镁合金反挤压成形的有限元模拟

通过热模拟压缩实验得到EW75镁合金的流动应力-应变曲线,应用DEFORM-3D软件建立材料模型,基于刚塑性有限元法,对EW75镁合金反挤压过程进行数值模拟。分析了挤压过程的载荷-行程曲线,以及坯料内部的应力、应变、速度等分布,并对挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响做了分析。模拟结果表明:EW75镁合金的反挤压最佳工艺为变形为500℃、挤压速度为5 mm/s。模拟结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

薄壁空心铝型材挤压过程数值模拟及模具结构改进

以某薄壁空心铝型材为研究对象,基于塑性成型理论设计挤压工艺和模具结构,并建立有限元模型。根据模拟结果,在焊合室中设置阻流块并调整其结构尺寸可以平衡挤出型材的流动速度分布。经过多次改进,型材截面上的速度均方差(SDV)值由12.6 mm/s降低至1.5 mm/s,降低88.1%。数值模拟与试模试验吻合,根据改进方案优化模具结构,缩短模具设计、制造周期,减少试模次数,大幅度降低新产品开发成本。     

高强韧镁合金大规格型材挤压成形的数值模拟及实验研究

本研究利用HyperXtrude软件对大规格高强韧Mg-9Gd-4Y-1Zn-0.8Mn合金轨道交通用支撑梁型材进行了型材结构优化前后的数值模拟,在保证大规格高强韧镁合金支撑梁型材能成功挤压成形的前提下,确定出了优选工艺,即挤压温度470℃,挤压速度0.3 mm/s,该工艺下所需最大挤压力为34 606 kN。成功制备出了表面质量良好、成分均匀、组织均质的轨道交通用大规格高强韧镁合金支撑梁型材。型材各区域的抗拉强度在370 MPa以上,延伸率在10%以上,最高强度达到391 MPa;时效态的强度提高明显,达到460 MPa以上,延伸率略微下降,超过8%,最高强度达到475 MPa。     

AZ80镁合金带内筋薄壁壳体挤压新方法

结合镁合金带内筋薄壁壳体结构特点,研究出相应的挤压成形新技术,并设计了相关模具装置。模具凸模采用芯轴与轴套过盈配合,只有在受到一定的轴向力的作用下才会发生相对滑动。凸模芯轴受设备上顶杆力的作用下降后,撑住筒形件内孔,凸模外套对较小面积的筒壁进行挤压,筒壁在较小的挤压力作用下被拔高。采用空心坯料、芯轴挤压成形方法提高了材料的利用率和产品成品率,同时明显降低挤压成形力。试验结果表明,该新方法成形力小,制定的工艺和设计的模具合理可行,所成形零件的力学性能、显微组织和尺寸精度均符合要求,为带内筋薄壁壳体零件塑性成形奠定了理论和实践基础。     

ZK60镁合金薄壁矩形管等温挤压仿真研究

合理的挤压速度规范是实现车架用ZK60薄壁矩形管等温挤压成形的关键因素。本文基于Deform-3D平台,以ZK60镁合金薄壁矩形管为研究对象,结合Pro/E软件,对该零件的等温挤压过程进行数值模拟分析,获得了该规格薄壁矩形管的等温挤压成形温度范围及确定了等温挤压速度规范。最后,通过实验验证了本文建立的有限元模型和该ZK60镁合金薄壁矩形管等温挤压速度规范优化结果的正确性。     

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。     

镁合金型材挤压模具研究

以AZ31镁合金散热片型材为研究对象,选择了三种不同结构形式的挤压模具进行高温挤压成形研究,结果表明,AZ31镁合金型材高温挤压成形是可行的。     

FE analysis of extrusion defect and optimization of metal flow in porthole die for complex hollow aluminium profile

To solve the defects of bottom concave appearing in the extrusion experiments of complex hollow aluminium profiles, a 3D finite element model for simulating steady-state porthole die extrusion process was established based on HyperXtrude software using Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) algorithm. The velocity distribution on the cross-section of the extrudate at the die exit and pressure distribution at different heights in the welding chamber were quantitatively analyzed. To obtain an uniformity of metal flow velocity at the die exit, the porthole die structure was optimized by adding baffle plates. After optimization, maximum displacement in the Y direction at the bottom of profile decreases from 1.1 to 0.15 mm, and the concave defects are remarkably improved. The research method provides an effective guidance for improving extrusion defects and optimizing the metal flow of complex hollow aluminium profiles during porthole die extrusion.     

Ram speed profile design for isothermal extrusion of AZ31 magnesium alloy by using FEM simulation

In the conventional hot extrusion of metallic materials,the temperature of the workpiece varies during the whole extrusion process,leading to the non-uniformity of the product dimension,microstructure and properties.In the present research,a simulation model based on the principle of PID control was developed to establish ram speed profiles that can suppress the temperature evolution during the process to allow for isothermal extrusion.With this simulation model,the real-time extrusion ram speed was adju...     

Process optimization diagram based on FEM simulation for extrusion of AZ31 profile

The ram speed and the billet temperature are the primary process variables that determine the quality of the extruded magnesium profile and the productivity of the extrusion operation.The optimization of the extrusion process concerns the interplay between these two variables in relation to the extrudate temperature and the peak extrusion pressure.The 3D computer simulations were performed to determine the effects of the ram speed and the billet temperature on the extrudate temperature and the peak extru...     

铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及模具结构优化设计

截面变形是复杂空心型材挤压过程中经常遇到的难题,实际生产中需通过反复试模、修模才能得到合格的产品。针对6063铝合金空心型材截面内凹问题,采用数值模拟方法获得了挤压过程中不同方向上的金属流速及模具焊合室内不同高度的压力分布,分析与讨论了产生缺陷的原因,并优化了模具结构。模拟仿真结果表明,添加阻流块后挤压过程中型材不同位置和不同方向上的流动速度更加均匀,挤出型材向内凹的现象得到改善。实测结果显示,采用改进后的模具结构,挤压型材最大内凹量减小为0.15 mm,可以满足实际应用要求。     

挤压凹模型面对镁合金管材挤压力的影响

采用MSC.Marc软件对不同凹模型面管材挤压成形过程进行数值模拟,分析半模角α和凹模曲面形状对挤压力的影响,并通过镁合金管材挤压实验进行验证。研究发现,随着半模角α的增大,曲面模的挤压力有变小的趋势;当半模角α在60°~70°范围内,锥模的挤压力最小,材料利用率也最高。     

镁合金丝静液挤压物理模拟实验与数值模拟分析

根据相似性原理研制AZ31镁合金静液挤压实验模拟成形装置,在630kN液压机上以彩色塑性胶泥为模拟材料进行了静液挤压实验模拟,证明AZ31镁合金静液挤压成形工艺的可行性。应用Deform-3D有限元分析软件对直径3mm的镁合金丝进行了静液挤压成形工艺仿真研究,得到350℃镁合金静液挤压时温度场分布、应力应变分布及挤压力等技术数据,为AZ31镁合金静液挤压成形工艺及模具设计提供了理论依据。     

模具结构对AZ91镁合金挤压成形性能的影响

AZ91镁合金由于强度高、流动性好等特点,通常用作铸造合金。研究该合金合理的挤压温度、挤压速度及模具结构,对提高其塑性成形性能、开发高强度变形镁合金有重要的理论和实际意义。文章通过热模拟试验研究了AZ91镁合金应力应变关系,确定了最佳变形温度。在此基础上,采用三维有限元法模拟分析了不同挤压速度、模具结构对挤压过程温度场、速度场及应力场的影响。结果表明,采用锥模和流线模时,当定径带长度为15mm~20mm时,可在挤压速度达到5mm/s的条件下成形出表面光滑无裂纹的镁合金棒材;而采用平模挤压时,当定径带长度为10mm~20mm时,获得良好表面质量的挤压速度达到2.5mm/s。在650t的卧式挤压机上,进行了该合金的挤压实验,实验结果与模拟结果相吻合。     

空心铝型材挤压过程计算机仿真系统

试开发了一套基于计算机辅助设计和数值模拟的空心铝型材挤压过程计算机仿真系统,它涵盖了模具工艺设计的全过程,可以集成原有的和新建立的工艺设计知识。该系统包括空心型材挤压模具及坯料的参数化几何造型模块,并能分析分流桥的截面形状、分流孔的布置、焊合室的高度、工作带长度和阻流或者助流结构对金属流速分布的影响,模具的弹性变形对工作带有效长度和模孔尺寸的影响。     

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.     

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.