基于虚拟正交试验的Inconel690合金大口径厚壁管挤压工艺仿真

研究挤压成形参数影响规律并确定合理的参数取值范围,是开发难变形合金大型型材挤压工艺技术和挤压过程精细化控制,以及大吨位(如2万吨)挤压机的研发、调试及应用迫切需要开展的重要内容。基于DEFORM-2D平台,以规格为Ф420mm×60mm的难变形Inconel690合金管材穿孔针挤压为研究对象,建立了适用、可靠的无缝管材穿孔针挤压过程的有限元仿真模型;选取挤压比λ、模角α、定径带长度h、坯料初始温度T、挤压速度v等重要成形参数为影响因素,以坯料温度峰值Tmax、坯料金属损伤峰值Dmax、模口坯料金属流速均方差Fsdv和挤压力峰值Lmax为衡量指标,开展了基于模拟仿真的虚拟正交试验研究。结果表明,影响Tmax、Dmax、Fsdv、Lmax的因素主次顺序分别为:T>v>λ>h>α、α>v≈λ>T>h、h>v>T>α>λ、λ>T>α>v>h;综合考虑成形管材质量、挤压力等因素,获得了2万吨难变形合金卧式挤压机上挤压该规格Inconel690合金管材的合理成形参数取值范围为:λ=5.74～6.37、α=35～45°、h=60～120mm、T=1080～1180℃、v=150～250mm/s。     

大型厚壁管热挤压成形工艺参数优化

以P91钢大型厚壁管为研究对象,基于Deform-3D平台建立厚壁管垂直热挤压过程的有限元仿真模型。选取坯料预热温度T0、挤压比λ、挤压速度v、凹模锥角β和摩擦因子μ为影响因素,以最大挤压力Fmax、成形管平均壁厚davg、模口等效应变均方差εsdv和模口金属流速均方差Vsdv为衡量指标,进行虚拟正交试验。通过实际工业生产,验证了有限元模拟结果的可靠性。研究结果表明:影响Fmax,davg,εsdv,Vsdv的因素主次顺序分别为:λT0βμv,λvT0μβ,βλv≈μT0和vT0μλβ;获得尺寸为Ф720 mm×Ф520 mm×12000 mm的P91钢大型厚壁管热挤压成形工艺参数的取值范围为:T0=1150~1200℃,λ=5~7,v=20~60 mm·s-1,β=35°~45°,μ=0.05~0.2。经过实际工业生产验证可知,虚拟正交试验得到的工艺参数较为准确、可靠。     

基于数值模拟的大长径比筒形件正挤压成形工艺研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,以某深孔汽缸为研究对象,建立了大长径比筒形件正挤压成形的有限元仿真模型,研究入模角α、凹模圆角r、定径带长度h、挤压速度v等工艺参数对金属塑性变形的影响;以挤压力峰值Lmax、坯料损伤峰值Dmax和凹模磨损量W为优化目标,进行正交试验方案设计,分析各工艺参数对优化目标的影响规律,获得较合理的工艺参数组合。研究结果表明,当入模角α=90°、凹模圆角r=3 mm、定径带长度h=20 mm、挤压速度v=10 mm/s时,可有效降低挤压力峰值和凹模磨损量,保证了零件的成形质量与模具的使用寿命。     

基于FEM的INCONEL625难变形合金大型厚壁管挤压极限图研究

基于DEFORM-2D有限元平台,以INCONEL625难变形合金大型厚壁挤压管为研究对象,通过虚拟正交与回归分析,研究了工艺参数坯料预热温度(P)、模具预热温度(M)、挤压速度(V)、摩擦因子(F)、挤压比(λ)和模具几何结构参数凹模半角(β)、凹模圆角(R1,R2)、工作带长度(L)对该过程挤压力峰值和模口管材温度峰值的影响。结果表明,P,F,V,β,λ5个参数对挤压力峰值和模口管材温度峰值的影响较为显著;通过逐步回归法建立了挤压力峰值和模口管材温度峰值与上述5个主要参数之间的回归数学模型,并通过该回归数学模型以额定挤压力200 MN和模具出口管材最高温度1250℃为条件确定了5个主要参数的合理取值范围:F=0.01~0.02;V=100~200 mm/s;P=1000~1250℃;β=35°~50°;λ=4.5~7;在此基础上,建立了多个影响显著参数下的INCONEL625难变形合金大型厚壁管挤压极限图,并阐明了该挤压极限图的制作原理和应用。经验证,该挤压极限图是可行的。     

工艺参数对2017铝合金ECAP变形影响的数值模拟研究

运用刚塑性有限元法对不同工艺参数下2017铝合金的等通道转角挤压(ECAP)过程进行了热力耦合的数值模拟,研究了不同挤压温度、挤压速度和摩擦因子对ECAP过程中挤压载荷、等效应力和等效应变分布的影响。结果表明:在ECAP过程中,提高挤压速度、降低挤压温度均会导致载荷峰值和等效应力峰值增大。挤压速度和挤压温度对等效应变的影响不大。减小摩擦因子可以有效降低挤压载荷峰值和平均等效应变,而等效应力峰值基本不受摩擦因子的影响。     

基于热压缩试验与模拟的Incoloy028合金挤压工艺参数优化（英文）

采用热压缩实验方法研究Incoloy028合金在高温和高应变速率下应力-应变曲线。应力-应变曲线表明,峰值应力随着温度的升高和应变速率的下降而降低。采用有限元模拟方法研究挤压过程中温度、挤压速度和摩擦因数对挤压载荷、应力、应变和应变速率的影响,提高挤压温度可以降低挤压载荷和变形抗力,但对应变和应变速率的影响较小。当挤压速度在200~350 mm/s之间变化时,挤压载荷没有发生明显变化;当挤压速度达到400 mm/s时,挤压突破力达到42500 k N,挤压过程极不稳定。随着挤压速度的增大,应力和应变速率增大。当摩擦因数在0.02~0.03之间变化时,变形抗力约为160 MPa,挤压过程中应变速率可以控制在70 s~(-1)以下。生产试验成功验证了采用有限元方法优化后的挤压工艺参数,产品的力学实验结果满足性能要求。     

环保Bi黄铜棒反向挤压时各工艺参数的影响

现场采用28MN反向挤压机挤压准φ23.2mm和准φ6.5mm的环保Bi黄铜棒,探讨挤压温度、挤压速度和变形程度等工艺参数对成形过程和产品质量的影响,得出适宜的挤压温度范围为670～710℃,延伸系数λ应小于550,此时金属流出速度可达3435mm/s。这为生产现场制订工艺参数提供了有利的参考数据。     

大口径AZ31镁合金管材宽展分流挤压工艺仿真研究

宽展分流挤压工艺(SDEP)是宽展挤压和分流挤压有机结合的新挤压工艺。它可以利用小吨位设备挤压大口径管材。使用DEFORM-3D有限元软件对大口径AZ31镁合金圆管宽展分流挤压(宽展比率α=2.54)过程中的挤压力、挤压温度以及焊合压力变化规律进行了仿真。结果表明:宽展分流挤压AZ31镁合金圆管(外径360 mm,壁厚10 mm)的挤压力为22.7 MN,比普通分流挤压的挤压力降低28%;AZ31镁合金管材(外径360 mm,壁厚10 mm)宽展分流挤压过程中焊合压力达到了225 MPa,宽展分流挤压的金属材料焊合质量良好。     

汽车蓄能器壳体件挤压成形工艺研究

基于Deform-3D软件平台,通过数值模拟对汽车蓄能器壳体件的挤压成形过程进行工艺优化。建立正交试验方案,分析各个因素对挤压成形过程的影响,以成形载荷作为评判标准确定了最佳工艺参数组合。通过实验最终得到了最佳成形工艺参数为:温挤压模具温度230℃,温挤压坯料温度1000℃,温挤压摩擦系数0.15,温挤压凸模速度12mm.s-1,冷挤压凸模速度8mm.s-1,冷挤压摩擦系数0.08。按照该工艺参数进行实际零件的挤压生产,最终得到了符合要求的成形零件。     

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RSM与NSGA-Ⅱ的法兰件挤压成形工艺的多目标优化

通过分析实心法兰的结构特点，运用有限元模拟与响应曲面算法和NSGA-Ⅱ相结合的算法对实心法兰冷挤压成形进行了多目标优化分析。采用DEFORM-3D有限元模拟软件对实心法兰成形过程中的损伤与载荷进行了分析。选取摩擦因数、凹模圆角半径和挤压速度3个工艺参数为影响因素，损伤值与载荷力为优化目标，通过设计响应曲面试验进行仿真模拟。结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化，对优化解进行仿真试验对比，目标值误差位于合理范围内。工艺参数优化的最终结果为：挤压速度1.46 mm·s^-1、摩擦因数0.05、凹模圆角半径8.00 mm,采用优化后的参数进行模拟试验，结果表明，法兰的最大成形载荷由100 kN降低为50.9 kN,损伤值由1.29减小至0.70,工件的成形质量得到改善。     

基于有限元的发动机连杆衬套温挤压工艺参数优化

以锡青铜连杆衬套为研究对象,通过Deform-3D软件进行了数值模拟。利用单一因素工艺参数试验法和正交试验优化试验方法对发动机连杆衬套的温挤压过程进行了数值模拟分析,得到了摩擦因数、温挤压速度、温挤压温度等参数在温挤压过程中对挤压力、损伤值的影响规律和显著性影响。利用极差分析得到了两组最优的温挤压工艺参数,并通过数值模拟两组较优解对挤压力、损伤值的影响规律的对比,最终得到一组最优解,即摩擦因数为0.1、温挤压速度为5 mm·s-1、温挤压温度为700℃。根据连杆衬套温挤压试验验证了使用优化后的工艺参数能够制造出表面质量高的成形件。     

镁合金焊丝挤压成形过程挤压力的研究

本文探索出一种镁合金焊丝挤压成形新工艺 ,简要阐述了该种工艺挤压成形的基本试验过程、试验装置。通过试验发现 ,挤压力是镁合金焊丝制备工艺过程的关键 ,探讨了影响挤压力的各种因素 ,如 :坯料温度、变形速度、变形程度、润滑条件及挤压模形状与尺寸。同时 ,以挤压1 2mm镁合金焊丝为例 ,运用主应力法计算得到了焊丝挤压过程中稳定变形阶段模具出口部分、锥形部分、挤压筒部分的单位挤压力 ,以及挤压机上的单位挤压力 ,试验发现计算所得的挤压机上的单位挤压力与实测值基本接近 ,并且可通过取定补偿系数的方法修正 ,利用该计算值 ,通过控制挤压力 ,首次成功制备出1 2mm镁合金焊丝。在此基础上运用该种计算方法分别计算出挤压1 6mm、2 0mm、2 4mm、3 0mm镁合金焊丝所需的单位挤压力 ,并在试验中成功制备出上述焊丝。     

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。     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

304不锈钢大型管材挤压工艺虚拟正交优化

基于DEFORM-2D有限元模拟与正交试验,以降低挤压力峰值、提高模口处坯料变形均匀性为优化目标,对304不锈钢大型管材((Φ)600 mm×420～3600 mm)挤压成形过程进行了优化.当模角θ=35°、挤压速度v=200mm/s、挤压温度T=1200℃时,挤压力峰值最小;当θ=35°、v=l00mm/s、T=1050℃时,等效应变均方差最小.     

挤压工艺参数对Mg-6Al合金显微组织的影响

以Mg-6Al合金为研究对象,采用小型挤压模具及电子万能试验机对其进行热挤压,研究了挤压工艺参数对Mg-6Al合金显微组织和挤压力的影响。结果表明,均匀化态Mg-6Al合金经不同条件热挤压后发生了不完全动态再结晶,部分原始组织保留下来,且再结晶晶粒多数在原始晶界和孪晶处形核。随着挤压温度升高,挤压过程中的挤压力峰值及稳态挤压力均降低。随着挤压速度增大,挤压力峰值与稳态挤压力之间的差值增大。此外,增大挤压比,挤压力峰值及稳态挤压力随之增大。     

轨道车辆用超宽幅薄壁铝型材的挤压速度仿真优化

挤压速度是铝型材挤压过程中的一个重要工艺因素,对挤压力、生产率和挤压产品的质量等具有直接影响。以某轨道车辆用6N01铝合金型材为例,在Hyper Xtrude商业软件平台上,采用不同的挤压速度对其稳态挤压成形过程进行数值模拟仿真,获得了挤压过程的挤压力、温度场及速度场的变化情况。结果表明:随着挤压速度的增大,挤压力、金属的出口温度及不均匀性增大。根据数值模拟结果与理论分析,确定了该规格6N01铝合金型材在150 MN挤压机上的合理挤压速度范围为0.6~0.9 mm·s-1。在实际试模生产中,采用数值模拟优化的工艺参数进行挤压,挤出合格的型材,验证了数值模拟的可行性。     

6061铝合金异形管材分流挤压模拟研究与优化

基于刚粘塑性有限元理论,采用DEFORM-3D有限元软件,对6061铝合金异形管材分流挤压工艺过程进行了数值模拟,揭示了挤压力的变化规律和坯料金属温度的分布规律.通过虚拟正交试验,获得了影响挤压力峰值的因素主次顺序为:工作带长度L＞焊合角θ＞焊合室深度h.以降低挤压力峰值为优化目标,获得了该规格6061铝合金异型管材分流挤压工艺最优水平组合为焊合室深度h=20mm,焊合角θ=35°,工作带长度L=5mm.     

6061铝合金管材热挤压成形模拟分析

铝合金管材热挤压时,采用空心铸锭无润滑穿孔针工艺,管材内表面质量好,但穿孔力大,断针频繁。以外径460mm,壁厚15mm的铝合金管材为研究对象,利用Forge软件对其采用空心铸锭无润滑穿孔针的热挤压成形过程进行模拟。结果表明,挤压前期,铸锭由镦粗进入挤压状态,铸锭内孔与穿孔针经历了接触、分离和再接触的过程,铸锭外圆与挤压筒先是局部接触,而后向两端延伸,至全长接触前,铸锭整体沿长度方向呈鼓形。挤压力和穿孔力峰值同时出现在铸锭头部进入模具工作带时,穿孔力峰值约为挤压力峰值的1/4。