AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔数值模拟

提出采用三辊斜轧穿孔方法制备镁合金无缝管,基于AZ31镁合金塑性变形特点和斜轧穿孔成形原理分析,建立AZ31镁合金的力学模型,设定AZ31镁合金斜轧穿孔的工艺和模具参数。利用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金在300~400℃温度范围内进行斜轧穿孔数值模拟,得到各个成形阶段坯料的等效应力分布和金属流动速度矢量图。模拟结果表明在350℃、0.01 s-1变形条件下,AZ31镁合金斜轧穿孔保持稳定轧制。根据模拟结果进行试验验证,结果表明在此工艺条件下斜轧穿孔后的AZ31镁合金管力学性能良好,验证了斜轧穿孔制备镁合金无缝管的可行性和有效性,为镁合金无缝管新的生产方法提供理论依据。     

钢管斜轧穿孔过程的三维有限元数值模拟及分析

本文以某厂狄舍尔(D iescher)穿孔机为研究对象,应用DEFORM-3D非线性有限元分析软件对实心圆坯二辊斜轧穿孔过程进行了三维热力耦合数值模拟,通过分析圆坯的应力应变场和温度场及顶头穿孔过程中的温度场分布特征,得出管坯最大应力、应变、温度最高处位于管坯与轧辊、导盘接触区。顶头轴向温度梯度明显,头部温度最高。为改善顶头的工作环境和提高其使用寿命提供了理论依据。     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔新工艺研究

为了解决镁合金无缝管难加工问题,研究了AZ31镁合金斜轧穿孔制备管坯新工艺。根据镁合金热加工本构关系确定加工温度和应变率范围为300~450℃、0.001~1 s~(-1),根据斜轧理论与现有的三辊斜轧设备初步确定工艺参数,对Φ40 mm×300 mm镁合金棒材进行穿孔过程热力耦合数值模拟及实验研究,取穿后毛管试样进行金相分析。结果表明:采用斜轧穿孔方式完全可以制备AZ31镁合金无缝管;在400℃下,选择合适的顶头前伸量、送进角、轧辊转速、孔喉直径能够顺利穿制Φ40 mm×5.5 mm×615 mm镁合金毛管;轧后组织成等轴状均匀分布且晶粒明显细化,达到3μm,相应力学性能得到改善。此工艺可代替传统挤压工序生产无缝镁合金管,提高生产效率、降低成本,便于后续成品管的生产。     

二辊斜轧穿孔的有限元模拟研究进展和展望

有限元(FE)模拟已成为研究二辊斜轧穿孔过程的重要手段.通过对二辊斜轧穿孔有限元模拟的发展历程整理、探讨,得出了今后发展方向是“真、实、省”的结论.     

双辊铸轧AZ31镁合金成形过程组织演变的研究

为了研究镁合金双辊铸轧过程微观组织的演变,对轧制试样进行了微观组织分析。利用有限元软件进行了熔池温度场、流场三维耦合数值模拟。探讨了镁合金铸轧过程熔池的特点及薄带的形成机理,并分析了双棍铸轧过程的动态组织演变。     

二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析

对比分析了二辊斜轧锥形辊穿孔机与三辊斜轧鼓形辊穿孔机的结构和变形特点,并通过现场试验,比较了两种不同穿孔方式对坯料的适应性及对钢管表面质量的影响,得出二辊斜轧锥形辊穿孔机无论在穿孔能力、轧机稳定性方面,还是在产品尺寸精度和表面质量方面都具有明显优势。     

穿孔过程中顶头的三维热力耦合分析

应用大型非线性有限元分析软件对顶头在实心圆管坯二辊斜轧穿孔过程中的受力状态进行了三维热力耦合模拟。重点研究了热力耦合情况下表面应力分布模型,同时也对顶头的失效机理、材料模型、传热边界条件等进行了分析。模拟结果和实验结果相吻合。     

孔腔、离层与扭转变形——关于二辊斜轧桶形辊穿孔机与锥形辊穿孔机的讨论

简要总结了业界对孔腔、离层和扭转变形这3种典型现象的研究成果,对二辊斜轧桶形辊穿孔机和锥形辊穿孔机的穿孔原理和应用范围作了进一步讨论,并提出了相应的建议。分析认为,管坯在二辊斜轧桶形辊穿孔机和锥形辊穿孔机上穿制成合格的毛管,就是将顶头置于管坯孔腔前未氧化的疏松区里进行穿孔,消除毛管内折缺陷,确定合理的工艺参数和工具设计,消除毛管可能产生的离层缺陷,尽量减小毛管的扭转变形,从而获得穿孔质量、产量和消耗的最佳综合效果。这是二辊斜轧穿孔原理和二辊斜轧穿孔区别于其他穿孔方式的工艺实质。     

关于锥形辊穿孔机的穿孔原理及应用问题的讨论

论述了二辊斜轧锥形辊穿孔机的穿孔原理及其应用范围。指出最大限度地抑制孔腔的发生,消除孔腔,不是二辊斜轧穿孔合理工艺追求的目标。通过对轧辊辊型的对比,认为二辊斜轧桶形辊穿孔机和二辊斜轧锥形辊穿孔机一样,也能适应连铸坯直接穿孔和高合金钢(包括部分难变形合金)制管的要求。     

无缝钢管斜轧穿孔过程分层缺陷的有限元模拟分析

无缝钢管斜轧穿孔过程中容易产生分层缺陷，以某厂φ460 mm PQF机组二辊斜轧生产线为研究背景，针对该问题展开研究。利用ABAQUS软件进行三维热力耦合模拟，对典型27CrMo44S钢斜轧穿孔工艺过程中产生分层缺陷的机理进行研究，并建立了无缝钢管斜轧穿孔工艺过程模型，对钢管的应力-应变场、速度场进行了分析。结果表明：在变形过程中，管坯内表层和中间层之间的过渡层受较大的横向和轴向拉应力，产生附加拉应力和切应力，该处金属易被拉裂，产生分层的倾向性大增；管坯外表面的金属质点速度呈螺旋状，在管坯沿轧制线方向外表面中间层产生了局部金属流动增厚，导致金属流动不均而产生堆积、鼓胀现象，进而加快分层缺陷的产生。研究结果为改进生产工艺提供了理论依据。     

模芯角度对镁合金静液挤压过程的作用

文章通过DEFORM-3D软件模拟了不同的挤压速度与初始坯料温度条件下,模芯的角度（90°, 120°, 150°）对管材静液挤压成形过程的影响。模拟结果显示,静液挤压过程中大角度模芯的压力峰值明显高于小角度模芯的压力峰值,同时随着模芯角度的增大管材的速度场分布不均性增加。     

钛合金实心锭穿孔挤压穿孔过程有限元分析

探明实心锭穿孔过程的材料流动和穿透断裂行为对高性能优质无缝管材的实心锭穿孔挤压推广应用具有重要意义。以直径200 mm实心锭为原料,穿孔挤压成直径80 mm、壁厚10 mm的钛合金管材为研究对象,基于DEFORM-2D软件环境,建立了能够描述材料流动和穿透断裂行为的实心锭穿孔挤压穿孔过程的热力耦合有限元模型。研究分析了2种形状穿孔冲头的穿孔过程。结果表明:穿孔初始阶段变形行为类似正挤压,随后材料反向流动,堵头去掉前都是反挤压变形;正挤压变形下穿孔力迅速上升,上升至稳定值后开始反挤变形,去掉堵头后的穿透断裂阶段穿孔力迅速下降;采用圆柱形穿孔冲头情况下反挤时穿孔力变化幅度不大,而采用瓶形穿孔冲头情况下的穿孔力稳定一段时间后再次显著增加,瓶形穿孔冲头的穿孔力远大于圆柱形穿孔冲头的穿孔力;穿透断裂阶段,圆柱形穿孔冲头下的断裂行为类似于冲裁断裂,而瓶形穿孔冲头下的约束增强,其断裂面近似呈L型。     

TB10钛合金筒体反挤压成形的有限元模拟

通过热模拟实验得到TB10钛合金的流动应力-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TB10钛合金筒体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,以及坯料内部的温度、速度、应力、应变等的分布,并对模拟过程中的误差来源做了分析.研究表明,在摩擦因子较小(m=0.1)的情况下,挤压载荷较为稳定,筒壁处金属流动速度均匀,但局部变形不均和应力集中可能在表面形成裂纹.     

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.     

直齿轮冲挤——镦挤成形过程数值模拟分析

针对直齿轮精锻成形工艺存在齿形充填困难和成形载荷大的两个问题,本文采用三维有限元分析软件DEFORM-3D对浮动凹模形式下,直齿轮冲挤—镦挤成形过程进行了数值模拟。通过分析金属材料内部的应力场、应变场的分布,挤压载荷和温度的变化,以及工艺参数对成形过程的影响,认为采用浮动凹模结构不仅有利于齿腔角部金属的充满,还可以极大地降低金属在成形终了阶段的变形力,从而为直齿轮精锻成形工艺的实用化提供了理论指导。     

TA2棒材斜轧穿孔过程三维热力耦合有限元分析

斜轧穿孔过程中,工件的应变场和温度场分布对金属管坯的成形质量有很大影响。运用三维大变形热力耦合有限元分析软件模拟了TA2合金棒材在曼式穿孔机上进行斜轧穿孔的过程,分析了斜轧穿孔过程中应变场和温度场的变化规律,发现在斜轧穿轧过程中存在明显的纵轧现象,穿孔得到的管坯前端很难保持圆度。通过有限元模拟分析得出的成形规律,对于难变形材料斜轧穿孔技术研究具有重要的理论与实际价值。     

An extrusion−shear−expanding process for manufacturing AZ31 magnesium alloy tube

A new severe plastic deformation method for manufacturing tubes made of AZ31 magnesium alloy with a large diameter was developed, which is called the TCESE (tube continuous extrusion?shear?expanding) process. The process combines direct extrusion with a two-step shear?expanding process. The influences of expanding ratios, extrusion temperatures on the deformation of finite element meshes, strain evolution and flow velocity of tube blanks during the TCESE process were researched based on numerical simulations by using DEFORM-3D software. Simulation results show that the maximum expanding ratio is 3.0 in the TCESE process. The deformation of finite element meshes of tube blanks is inhomogeneous in the shear?expanding zone, and the equivalent strains increase significantly during the TCESE process of the AZ31 magnesium alloy. A extrusion temperature of 380 °C and expanding ratio of 2.0 were selected as the optimized process parameters from the numerical simulation results. The average grain size of tubes fabricated by the TCESE process is approximately 10 µm. The TCESE process can refine grains of magnesium alloy tubes with the occurrence of dynamic recrystallization. The (0001) basal texture intensities of the magnesium alloy tube blanks decrease due to continuous plastic deformation during the TCESE process. The average hardness of the extruded tubes is approximately HV 75, which is obviously improved.     

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。     

直齿圆柱齿轮半固态挤压成形的数值模拟研究

采用商业有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金直齿圆柱齿轮半固态挤压成形过程进行了数值模拟,得到其变形过程中的流动速度场和压力-行程曲线,分析了金属流动的规律.模拟分析结果表明,可以实现对7075铝合金的半固态挤压充型的模拟,进而获得充型完整、内部组织致密的成彤件.     

高温合金无缝管材的研制与生产

介绍了国内高温合金无缝管材的研制和生产情况。指出高温合金无缝管材的研制和生产的关键在于穿孔,综述了提高高温合金毛管合格率的主要工艺原则。