AZ91镁合金等通道转角挤压有限元分析

以AZ91镁合金为研究对象,建立了等通道转角挤压三维模型。运用DEFORM-3D有限元软件进行了模拟,分析了温度和摩擦条件对AZ91等通道转角挤压过程中的等效应变、挤压力的影响。结果表明:试样在两通道转角处的变形较剧烈;随着温度的升高,等通道转角挤压所需要的最大挤压力变小;摩擦系数越大,等效应变变化梯度越大,塑性变形均匀性越低。     

等通道转角挤压工艺有限元分析

用SOLIDWORKS建立等通道转角挤压(ECAP)的几何模型，用有限元软件DEFORM-3D划不同摩擦系数、不同冲头速度时的挤压过程进行了模拟、获得了相应的应变场以及载荷行程曲线，得到了模具的应力分布。模拟结果表明：变形区域集中在两个通道的相交部分；等效应变速率与冲头的运动速度成正比：摩擦系数对应变的分布和变形载荷有较大影响：在一定的摩擦条件下，完成ECAP所需的变形抗力与材料流动应力成线性关系；当通道表面粗糙度Ra为1.6μm时，模具危险点工作应力不会超过变形体流动应力的4.5倍。     

AZ31镁合金等通道转角挤压变形均匀性有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,通过对不同模具外角ECAP变形过程的有限元模拟,研究不同模具外角下AZ31镁合金ECAP变形的等效应变分布.利用微观组织观察以及硬度测试,分析等效应变分布对微观组织及力学性能影响.结果表明:当模具外角ψ为20.时,工件可以获得均匀的等效应变分布.AZ31镁合金经过ECAP挤压后,微观组织显著细化,力学性能明显改善,但平均晶粒尺寸及微观维氏硬度在工件横截面上分布不均匀,等效应变分布的不均匀性是导致材料微观组织和力学性能不均匀的主要因素之一.     

变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响

通过建立镁合金等通道转角挤压过程的热力耦合有限元分析模型,对其变形过程中的温度场分布进行分析,并通过微观组织观察和XRD分析,获取变形温度对镁合金变形行为的影响规律。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显著升高,且存在明显的温度梯度。XRD分析和微观组织观察显示,AZ31镁合金变形后,锥面衍射强度显著增强,且镁合金的再结晶速度随着变形温度的升高而显著加快。结合变形过程中温度场的分布状况,建议AZ31镁合金等通道转角挤压的合理变形温度设定为250℃。     

等通道转角挤压过程有限元模拟

等通道转角挤压是一种新的制备超细晶粒材料的技术。对于工业纯铝材料的等通道转角挤压过程 ,采用有限元技术进行模拟 ,分析了挤压过程中材料的应力和应变并对不同摩擦条件下的挤压变形情况进行了分析 ,将有限元分析结果与实际网格变形进行了比较 ,两者结果基本吻合     

锐角模具等通道转角挤压过程变形分析

等通道转角挤压是制备块体超细品材料的一种重要方法,模具通道内角是影响晶粒细化效果的关键要素.采用刚塑性有限元法对通道内角ψ为锐角(60°≤ψ≤90°)时的挤压过程进行分析,获得了试样在挤压过程金属的流动和变形规律.研究结果表明:在无摩擦的理想状况下,随ψ减小,金属的流动趋于均匀,角部间隙减小,试样整体变形效果增强,当ψ=60°时,角部间隙完全消失并形成变形死区;同时,接触摩擦和模具外圆角ψ对挤压效果的影响随ψ减小而增强;采用适当大小的ψ不仅可以消除尖角锐角模具所产生的缺陷,提高金属流动和变形的均匀性,而且可显著降低所需的变形力.     

等通道转角多道次挤压有限元模拟

等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是一种制备超细晶材料的新工艺.工艺路径的选择对试样的应变分布均匀性有重要的影响.利用非线性有限元软件MSC.Marc对等通道转角多道次挤压过程进行了模拟计算.通过对ECAP中试样沿A路径和C路径6道次挤压的模拟,获得了A路径和C路径等效应变分布规律.结果表明,试样沿C路径的等效应变要比沿A路径更均匀,但C路径对试样端部等效应变的累积效果不如A路径;试样沿A、C两种路径每道次最大挤压力逐渐增加,大小基本相同.     

不同温度下AZ31镁合金等通道转角挤压工艺模拟分析

采用Deform-3D有限元软件,在挤压温度为250~400℃条件下,对AZ31镁合金等径角挤压工艺进行了数值模拟,主要分析塑形成型过程中的挤压载荷、等效应力和等效应变的变化规律。结果表明,AZ31镁合金塑形成型过程中挤压载荷分为3个阶段:无明显变形阶段、快速增长阶段和稳定变形阶段。挤压载荷随着挤压温度的增加显著下降,试样的等效应力分布不均,模具转角处等效应力较大,存在应力集中现象,等效应变逐渐增加,在转角剪切区最大。试样经过ECAP变形后,心部等效应变大,从内向外应变呈减小的趋势,试样上部等效应变较大,下部等效应变相对较小,组织均匀性较好。     

等通道弯角挤压过程有限元分析与挤压模具优化设计

等通道角挤压(ECAP)工艺可以积累足够的变形量来制备大块超细晶材料.通过对模具转角和模具中心角半径对挤压过程影响的有限元分析,得出了等通道弯曲角挤压过程的变形机理,得到了优化的模具几何尺寸和工艺参数,为等径弯曲角挤压模具设计提供了可靠的理论数据参考.为实现常温下块体金属材料的反复挤出,在不改变挤压件横截面几何形状的基...     

等径侧向挤压变形截荷的有限元分析

本文对等径侧向挤压过程中载荷的变形，分别进行了实测及有限元模拟计算，现任中结果吻合较好。同时通过有限元模拟，对影响载荷的各种因素进行了分析。     

等通道转角挤压实验模具设计

介绍了等通道转角挤压实验模具的设计 ,利用该模具可以在实验室制备具有超细尺度晶粒的块状材料 ,是实现晶粒超细化的一种新方法。     

温度对AZ80镁合金等通道转角挤压组织性能的影响

对镁合金AZ80分别在温度320℃和200℃下进行多道次等通道转角挤压。在较高温度320℃挤压时,晶粒尺寸先减少后增加,硬度先增加后降低。在较低温度200℃下挤压,初始道次挤压后,材料内位错密度和孪晶含量增加,相对应的硬度增加幅度显著;挤压4道次后,大部分区域晶粒细化到200nm左右。受晶粒细化强化与织构软化的共同作用,硬度较前两道次增加幅度不明显。     

镁合金双向挤压-螺旋变形的数值模拟与实验研究

利用双向挤压与螺旋变形的特性,本研究提出镁合金双向挤压-螺旋复合变形的新方法。采用DEFORM-3D软件模拟分析螺旋角度和凹槽半径对坯料变形过程中累积应变的影响,得出合适的结构参数并加工制造出模具进行实验研究。研究结果表明:双向挤压-螺旋复合变形可极大地提高镁合金变形过程的等效应变,随着螺旋角度和凹槽半径的增大,等效应变值也相应的增大,但不均匀程度有所变大。模具螺旋角为40°和凹槽半径为0.8 mm时,试样可获得良好的等效应变值和均匀的等效应变分布,晶粒组织显著细化。     

等径侧向挤压变形载荷的有限元分析

本文对等径侧向挤压过程中载荷的变化， 分别进行了实测及有限元模拟计算， 两种结果吻合较好。同时通过有限元模拟， 对影响载荷的各种因素进行了分析。     

锐角模具通道等径角挤压有限元分析

采用有限元模拟研究了1100Al锐角模具通道(φ=60°)等径角挤压时的坯料流动、等效应变、挤压应力以及速度分布.与φ=90°模具等径角挤压坯料相比,锐角模具通道等径角挤压可以在坯料内产生更大的等效应变,有助于提高挤压的效率;但挤压过程中在两通道相交外侧尖角处出现死区,由于死区的影响,坯料横截面上等效应变分布不均匀,挤出坯料下表面区域等效应变明显高于其他区域,同时,由于挤压应力明显上升,对挤压设备以及工模具提出更高的要求.因此,锐角模具通道等径角挤压比较适合于塑性较好、强度较低的材料.     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压有限元模拟

对Ti-6Al-4V钛合金的等通道转角挤压过程进行三维有限元模拟,分析不同的凸模下压速度对等通道转角挤压过程的影响,并结合实际的挤压过程考虑挤压后残留在模具出口通道内的残余试样对挤压下一根试样的影响.结果表明:挤压速度的提高对应力、载荷和温升的影响很大,对应变速率很敏感的钛合金应在有效细化晶粒的前提下降低挤压速度,试验中挤压速度取0.3mm·s-1;残余试样的存在使变形更均匀,但增加了挤压下一根试样时的初始阶段的载荷.     

等径角挤压有限元模拟模具应力分析

本文利用非线性有限元软件MSC.M arc模拟了等径角挤压(Equal Channel Angu lar Extru-sion,ECAE)过程中模具的应力分布。结果表明:模具拐角处承受的应力较大;摩擦力对等径角挤压过程中模具应力有显著影响。     

工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响

建立了等通道转角挤压有限元分析模型,对不同模具内角、外角半径以及不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟,分析了模具内角、外角半径以及不同摩擦系数变化对挤压过程中挤压力变化和各阶段挤压力峰值的影响,并以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验,获得挤压力变化曲线,对模拟分析结果进行了验证。结果表明:模具内角对挤压力大小有较大影响,各挤压阶段内挤压力峰值随内角增加而显著减小,而模具外角半径增加仅减小TA段内挤压力峰值,对TB和TC挤压力影响较小;摩擦系数对挤压力大小影响明显,随着摩擦系数的增加,挤压力不断增加,TA和TB段内挤压力峰值呈线性增加。     

TB2钛合金等通道转角挤压变形过程的应变分析及实验研究

运用有限元方法对TB2钛合金等温等通道转角挤压过程进行有限元模拟及实验研究。模拟结果表明,材料变形结束后的等效应变分布规律为自下而上应变逐渐减小,平均应变分别为1.46,1.18,1.07。实验结果发现,微观组织得到了明显细化,平均晶粒尺寸为30μm。采用测量显微硬度的方法衡量变形均匀性发现,硬度分布规律与有限元模拟应变分布规律一致,3个部位的平均硬度分别为399.1,396.6,390.5,均大于原始材料的硬度302.4。     

镁合金复合挤压工艺的有限元模拟

研究将普通挤压和等通道角挤压工艺结合而开发出的新型复合挤压工艺。采用有限元技术建立具有不同摩擦系数和不同转角的模型,模拟镁合金复合挤压过程,分析复合挤压力变化特征,以及挤压过程的应变累积情况。结果表明,摩擦系数增大或者通道角减小,复合挤压的挤压力和等效应变增加。摩擦和转角均会引起变形的不均匀性,摩擦因数越大,通道转角越小,其不均匀性越大。在摩擦因数为0.3,通道转角为120°时可以获得较大且均匀的等效应变。