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。     

镁合金挤压铸造工艺及模具的设计

研究了镁合金间接挤压铸造工艺及模具。采用全封闭式气压定量输送装置，应用N2或Ar气排除挤压模型腔中的空气，有效避免镁合金液在转运、浇注及挤压成形时的氧化和阻燃；采用挤压充填速度为2．0—2．5m／s，挤压力为500kN，生产出组织致密的镁合金挤压零件；模具的挤压活塞和定量室浇口套设计独立的加热装置，加热温度为450～500℃，挤压活塞和定量室浇口套两者之间单边配合间隙取0．02—0．05mm。     

ECHE挤压对AZ31镁合金组织和性能的影响

提出了等通道螺旋转角挤压(equal channel helix angular extrusion,ECHE)变形方法,采用Deform-3D平台的有限元模拟、OM、SEM、TEM、拉伸试验等方法,研究了ECHE制造AZ31镁合金轻质螺栓坯料的挤压工艺、温度场、合金流动情况、组织和性能。结果表明:在变形温度为380℃,挤压速度为3mm·s-1时,合金变形均匀,不易出现挤压缺陷;等通道螺旋转角挤压变形可以显著细化AZ31镁合金晶粒;其挤压过程中晶粒细化机制为晶粒破碎和动态再结晶;挤压后的平均晶粒尺寸为3～5μm,且合金晶粒大小均匀;力学性能较铸态大幅度提高,室温抗拉强度和屈服强度分别由209和104MPa提高到286和165MPa,延伸率由11%提高到26.4%,拉伸断口呈现为韧窝断裂和准解理断裂的混合特征。     

AZ80镁合金切屑回用的探讨

试验探讨了利用热压．热挤压变形工艺，对AZ80镁合金切屑挤压成棒料再回用，制定了棒料的成型工艺。在压制坯料时，切屑温度为330℃，模具温度为350℃，压力为200MPa。挤压时，坯料温度及模具温度与压制坯料一致。挤压比为25：1，挤压速度为20mm／s。回用棒料经过（200oc＋8h）热处理后，σb为310MPa、σs为230MPa、δ为7％。探讨了AZ80镁合金切屑在热挤压变形成形后的微观组织和力学性能。     

大长径比管坯挤压工艺数值模拟及试制

采用Deform-2D有限元软件对大长径比管坯挤压试制工艺进行了数值模拟。根据挤压模和挤压模套构建的不同挤压模角(入口锥角2α)与坯料不同的加热工艺参数组合建立模拟仿真模型，研究挤压过程中制品的温度场和速度场的分布规律，优化金属坯料挤压“死区”。数值模拟结果表明，随挤压模角的增加(100°、140°、180°),金属流经挤压模变形区P1、P2、P4、P5和P6点的速度波动范围从30～90 mm·s^-1扩大至5～150 mm·s^-1;通过合理选择模角、提升金属流动均匀性、将挤压载荷控制在合理范围可以有效控制产品表面质量。在3.6×10⁴ t黑色金属垂直挤压机上一次性挤压试制成功，试制生产情况与模拟结果一致，经检测试件性能显著提高，材料利用率提升27%。     

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。     

挤压比对热挤压AZ80镁合金管材组织和性能的影响

选用不同的挤压比对变形镁合金AZ80进行管材热挤压工艺试验研究,对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行分析。结果表明,热挤压可以显著细化AZ80镁合金的晶粒,而且随着挤压比的增加,晶粒变得更加细小;增大挤压比也可以提高AZ80镁合金的抗拉强度和屈服强度。结果表明,挤压比为18.2,坯料温度为390℃,模具预热温度为360℃,凹模的半模角为60°～70°,可得到均匀的合金组织和良好的力学性能。     

热挤压AZ80镁合金管材的组织与力学性能

对AZ80镁合金管材的挤压工艺进行研究,对挤压前后材料的组织与力学性能进行分析。结果表明,经过热挤压后,镁合金的晶粒细化,力学性能有较大提高。晶粒尺寸由挤压前铸态的28μm细化到挤压后的4μm,抗拉强度由162 MPa提高到265 MPa,屈服强度由74 MPa提高到180 MPa,伸长率由4%提高到14%。随着挤压比的增加,晶粒细化明显,伸长率和屈服强度增加。对于挤压AZ80镁合金管材,合理的挤压工艺参数：挤压比为18.2,坯料温度为390℃,模具预热温度为360℃,挤压速度为1 mm/s,凹模锥半角为60°-70°。     

AZ91镁合金管转角扩径分流挤压成形工艺分析及模具设计

根据目前扩径挤压技术存在的问题，提出了一种新的镁合金管转角扩径分流挤压技术。扩径挤压的管材外径大于挤压坯料的外径，而传统的挤压管材外径小于挤压坯料外径。扩径分流挤压方法可实现小直径坯料挤压大口径管材，可降低挤压力以实现小吨位设备挤压大口径管材。还可利用转角剪切变形增加预焊合金属变形量，提高镁合金再结晶程度，提高生产效率，节约成本。设计了转角扩径分流挤压模具，并通过有限元法分析了AZ91镁合金扩径分流挤压成形过程。结果表明，整个挤压过程中金属流动顺畅，无折叠和充填不满等缺陷；通过控制工艺参数可控制温升在合理范围内，经过转角变形后等效应变达9.0左右，焊合室内焊合压力可达230 MPa,完全满足焊合要求；在所研究的参数范围内，焊合压力随着挤压速度的增加先增加后减小，随着挤压温度的增加焊合压力逐渐减小。     

挤压变形对镁合金组织与力学性能的影响

研究了镁合金管材挤压成形工艺参数,如坯料温度、模具温度、润滑、挤压比、挤压速度等对镁合金管材挤压后组织与力学性能的影响,以及镁合金管材挤压成形后高温性能、室温性能和超塑性性能。结果表明:镁合金挤压管材的室温力学性能为屈服极限190 MPa,拉伸强度280 MPa,伸长率17%;镁合金挤压管材在400℃高温时的力学性能为屈服极限、拉伸强度值接近25MPa,伸长率180%;随着变形程度的增大,力学性能指标随之增大,并分析了镁合金管材挤压后组织状态的变化。     

镁合金零件等温复合挤压技术研究

研究了镁合金的变形温度、变形程度对塑性成形的影响,介绍了实验用的模具和设备,从润滑剂的选用、挤压速度、挤压温度、坯料加热几方面介绍了镁合金的挤压工艺,得出镁合金在等温复合挤压条件下成形性能较好的结论。制定的AZ31镁合金挤压工艺及工艺参数是合理的,对于实际生产有参考作用。     

加热温度对AZ31镁合金连续挤压组织与性能的影响

采用连续挤压方法,开展AZ31镁合金工艺试验,研究加热温度对挤出产品微观组织和力学性能的影响。结果表明,加热温度对AZ31镁合金组织影响明显,坯料室温挤压时,产品的芯部组织均匀细小,而表层的晶粒大小不均。随着加热温度的升高,微观组织的均匀程度提高。当坯料加热到450℃时,挤出产品芯部的晶粒有长大的趋势。连续挤压后的晶粒相比坯料显著细化,这是由于坯料在连续挤压过程中经历了多种变形,使晶粒得到细化。随着加热温度的升高,抗拉强度增加,伸长率变化不大,这是由于温度的适当提高,使再结晶充分,晶粒均匀程度提高。     

镁合金挤压铸造成形工艺及模具设计

研究镁合金间接挤压铸造工艺及模具设计的结果表明:用N2或Ar气排除挤压模具型腔中的空气,能防止镁合金液在挤压成形流动过程中产生氧化及夹杂.采用挤压充填速度为2.0～2.5m/s,挤压力为500kN,生产出了组织致密的镁合金挤压铸件;挤压模具的挤压活塞和定量室浇口套设计了独立的加热装置.     

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.     

镁合金AZ31B挤压成形工艺及模具研究

研究了AZ31B镁合金热挤压工艺与模具.实验结果表明(1)经400℃×20 h的均匀化退火后的AZ31B镁合金铸锭,在挤压温度380～400℃、挤压速度1.0～2.5 m/min的工艺条件下,可以挤压出复杂断面的型材,证明其具有良好的热挤压性能.(2)模具结构形式影响挤压力的大小.     

等通道转角挤压对AZ91镁合金组织的影响

分别采用转角为100°、110°、120°的三个凹模,在A、Ba、Bc、C四种路径下进行等通道转角挤压实验.实验发现,当模具温度为380℃时,AZ91镁合金通过等通道转角挤压工艺可以挤压出宏观外形完整无裂纹产生的试样;经过几个道次的等通道挤压后,材料中就有大量的超细晶粒出现;当模具角度为100度时,以C路径进行挤压,随变形道次的增加,其细化过程稳定,细化效果最好;经过4次挤压晶粒平均直径可达到3μm.     

镁合金挤压铸造成形的研究

采用间接冲头式方法，研究了AZ91D镁合金的挤压铸造成形工艺，试生产了圆形铸件。结果表明：用N2或Ar气排除挤压模具型腔中的空气，能防止镁合金液在挤压成形流动过程中产生氧化及夹杂；挤压模具的加热，特别是挤压活塞及定量室外套的加热，对镁合金的挤压成形影响很大；挤压压力、保压时间和挤压速度等挤压工艺参数与铸件的结构密切相关。     

T2纯铜扭转挤压成形有限元数值分析

通过Deform-3D软件对T2纯铜扭转挤压成形过程进行数值分析。采用刚塑性有限元法,分析了不同模角下的挤压力行程曲线、坯料应变和温度场的变化,研究不同扭转速度对成形制品的应变和温度影响,并将扭转挤压与传统挤压成形效果进行对比。结果表明,模具模角变大,挤压力和挤压温度会变大,但坯料的变形增加,变形更均匀。与传统挤压成形相比,扭转挤压变形更加剧烈,随着扭转速度的增加,坯料的应变也增加。     

AZ31镁合金挤压-剪切变形损伤研究

以宽幅AZ31镁合金板材为研究对象,采用有限元软件DEFORM-2D对镁合金的挤压-剪切变形过程进行数值模拟。基于Normalized C&L断裂准则,研究了镁合金在挤压-剪切变形过程中损伤积累及分布情况,分别从模具结构和工艺参数的角度进行模拟分析。模拟结果表明,坯料损伤值随着模具拐角数目的增加而快速增长,最大损伤区主要集中在板材下表面。通过添加背压及增大模具内拐角区圆角半径可以有效地降低损伤值,改善坯料内部损伤分布。增大坯料与模具之间的摩擦能够促使大损伤区逐渐向坯料头部集中,从而提高材料利用率。而挤压温度和挤压速度对坯料损伤值的影响不大。     

AZ91D镁合金管超塑挤压与超塑焊接复合成形工艺研究

介绍了用超塑挤压与超塑焊接复合成形法生产镁合金管材的技术原理，对镁合金管材挤压成形进行了实验研究，并通过实验确定了用这种方法生产挤压比为12．5的AZ91D镁合金管的生产工艺。主要工艺参数为：镁棒预热温度为350～400℃，模具预热温度为300～350℃，压头平均挤压速度为0．5mm／s。实验结果表明，在这种工艺条件下，挤出的管子表面质量好，无气泡、横裂纹等缺陷。用超塑挤压与超塑焊接复合成形管材可以实现连续挤压，在不改变毛坯尺寸的情况下得到所需长度的管材，而且模具及其内残余镁合金重复加热可保证模具多次使用，不用清洗。