Microstructure Responses to Key Extrusion Parameters of Large-Scale Thick-Walled 304 Stainless Steel Pipes Extrusion

首先建立能够准确预测304不锈钢大型厚壁管挤压成形过程中动态结晶组织演化行为的精确有限元模型。其次,利用所建有限元模型,通过正交回归法确定对管材晶粒尺寸及其均匀性影响显著的因素。最后,通过单因素法分析了影响显著参数对管材晶粒尺寸及其均匀性的影响规律。结果表明:挤压速度(V),挤压比(λ)和坯料预热温度(T b)是影响晶粒及其均匀性的主要因素,影响显著次序分别为T b>λ>V和T b>V>λ。并且随着挤压速度的增加管材平均晶粒尺寸增大,管材晶粒均匀性降低;随着坯料初始温度的升高和挤压比的增大管材晶粒尺寸减小,管材晶粒分布更加均匀。     

微观组织对304不锈钢大型厚壁管关键挤压参数的响应规律(英文)

首先建立能够准确预测304不锈钢大型厚壁管挤压成形过程中动态结晶组织演化行为的精确有限元模型。其次,利用所建有限元模型,通过正交回归法确定对管材晶粒尺寸及其均匀性影响显著的因素。最后,通过单因素法分析了影响显著参数对管材晶粒尺寸及其均匀性的影响规律。结果表明:挤压速度(V),挤压比(λ)和坯料预热温度(T b)是影响晶粒及其均匀性的主要因素,影响显著次序分别为T bλV和T bVλ。并且随着挤压速度的增加管材平均晶粒尺寸增大,管材晶粒均匀性降低;随着坯料初始温度的升高和挤压比的增大管材晶粒尺寸减小,管材晶粒分布更加均匀。     

Inconel625大型厚壁管挤压损伤行为仿真

Inconel625难变形合金大型厚壁管挤压成形过程损伤演变行为,是避免挤压管内外表面裂纹缺陷的重要研究内容。通过建立的基于耦合CL韧性断裂准则的Inconel625合金大型厚壁管挤压有限元模型,模拟揭示了关键挤压参数坯料初始温度、挤压速度、挤压比、摩擦和凹模半角对挤压过程中损伤的影响规律。结果表明,随着坯料初始温度、挤压速度和挤压比的增大,管材表面最大损伤值减小,可有效防止裂纹缺陷产生;而摩擦和凹模半角的增大,则会增大管材表面产生损伤的趋势,不利于获得无损伤的优质管材。     

IN690高温合金管材挤压变形动态再结晶模拟

对IN690高温合金管材挤压变形过程中的动态再结晶进行了模拟研究,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明:在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度的升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比的增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与实验值的相对误差小于12%。     

IN690高温合金管材挤压过程微观组织模拟

对IN690高温合金管材挤压过程进行了微观组织数值模拟,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明,在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与试验值的相对误差小于12%。     

热挤压工艺对690合金组织的影响及控制

利用Gleeble热压缩实验,构建了690合金的挤压工艺的再结晶图,探讨了完全动态再结晶的临界挤压工艺,将合金的热变形组织演变模型带入deform-2D有限元软件,并针对挤压中合金的组织演变过程对有限元软件进行了二次开发,进而模拟计算了挤压比、坯料温度以及挤压速率对690合金挤压管组织的影响规律,依据挤压机设备能力以及组织要求提出了挤压工艺的控制方法,并进一步根据有限元计算结果进行实际挤压验证。结果表明：挤压管的晶粒尺寸随着挤压比的增大呈现出先降低后增加的趋势;690合金挤压管的晶粒尺寸随坯料温度和挤压速度的降低而减小;当坯料温度在1200℃,挤压比为15.3,挤压速率200 mm/s时,挤压管的晶粒尺寸可以控制在62.7 μm以下;模拟计算结果与挤压管的相对误差仅为4.5%。     

工业纯铝管挤压成形过程的数值模拟

针对连续挤压法生产制冷铝管过程中经常出现的焊合不良、尺寸超差和壁厚不均匀以及力学性能不达标等问题,利用DEFORM-3D有限元软件对铝管的挤压过程进行数值模拟,分析挤压温度和速度对温度场、应力场和晶粒尺寸的影响,为挤压工艺参数优化提供指导。结果表明：挤压速度一定时,定径带出口温度随胚料预热温度的升高而增加,应力随着挤压温度升高逐渐降低,平均晶粒尺寸随着挤压温度的增加而变大。挤压温度一定时,出模孔温度随挤压速度升高而增加,应力峰值随着挤压速度的增加呈先增大后降低的趋势,平均晶粒尺寸随着挤压速度的增加呈逐渐降低的趋势,管材焊缝处的晶粒尺寸比基材小。在此模拟条件下最佳工艺参数为460℃、25 mm/s,铝管和焊缝的晶粒尺寸分别为24.7μm和24.3μm。     

ZK60镁合金管材热挤压成形组织演变规律

采用数值模拟和试验方法研究了变形镁合金ZK60管材挤压成形组织演变规律。根据材料热模拟试验结果,得到了ZK60镁合金动态再结晶组织演变的Yada模型中的相关系数。结果表明,当挤压速度增大时,挤压管材晶粒尺寸减小,变化规律接近线性。当挤压温度增大时,挤压管材晶粒尺寸增大。挤压比增大时,晶粒尺寸减小。晶粒尺寸数值模拟结果与试验结果吻合,最大相对误差小于16%。当温度在300～360℃时,ZK60镁合金发生了完全动态再结晶,晶粒较小且组织均匀,平均晶粒尺寸是原始晶粒尺寸的38%。     

大口径厚壁管热挤压过程中晶粒组织均匀性数值模拟

通过对Deform-3D软件二次开发,模拟研究了新型节镍奥氏体耐热钢21Cr-11Ni-N-RE大口径厚壁管热挤压过程中晶粒演变规律,并引入晶粒组织不均匀因子Z,评估了不同坯料预热温度、挤压速度、挤压比下晶粒组织均匀性。结果表明:增加坯料预热温度、提高挤压速度、增大挤压比均使得晶粒组织不均匀因子Z降低,即有利于提高晶粒组织均匀性。通过正交优化合理选择了热挤压参数,并实际获得了具有均匀晶粒组织的大口径厚壁管。晶粒组织的有限元模拟结果与实际测量值吻合较好,验证了有限元模型的正确性与可靠性。     

基于数值模拟的挤压参数对AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压焊合压力的影响规律研究（英文）

提出了一种镁合金管材转角焊合室分流挤压新工艺,该工艺可在有效延长焊合室长度和焊合时间前提下保证舌针刚度,从而保证管材尺寸精度,并且可通过转角剪切变形机制增加预焊合金属变形量和动态再结晶程度,从而有利于提高管材性能和焊缝焊合性能。利用有限元法揭示了转角焊合室分流挤压成形过程中金属的流动特征,应变分布特征和焊合室内的静水压力分布特征。结果表明,整个挤压过程无金属折叠,从而保证管材的表面质量;流经转角后预焊合金属变形量明显增加,有利于提高管材质量和焊缝质量。最后,研究揭示了坯料初始温度,挤压速度和模具转角对焊合室内静水压力的影响规律。结果表明,随着挤压速度的增加和模具转角的增大,转角焊合室内静水压力增大;随着坯料预热温度的增加,转角焊合室内静水压力呈先增大后减小的趋势。     

基于数值模拟的挤压参数对AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压焊合压力的影响规律研究

提出了一种镁合金管材转角焊合室分流挤压新工艺,该工艺可在有效延长焊合室长度和焊合时间前提下保证舌针刚度,从而保证管材尺寸精度,并且可通过转角剪切变形机制增加预焊合金属变形量和动态再结晶程度,从而有利于提高管材性能和焊缝焊合性能。利用有限元法揭示了转角焊合室分流挤压成形过程中金属的流动特征,应变分布特征和焊合室内的静水压力分布特征。结果表明,整个挤压过程无金属折叠,从而保证管材的表面质量;流经转角后预焊合金属变形量明显增加,有利于提高管材质量和焊缝质量。最后,研究揭示了坯料初始温度,挤压速度和模具转角对焊合室内静水压力的影响规律。结果表明,随着挤压速度的增加和模具转角的增大,转角焊合室内静水压力增大;随着坯料预热温度的增加,转角焊合室内静水压力呈先增大后减小的趋势。     

挤压速度对6082铝合金管材显微组织和力学性能的影响

挤压速度不仅决定着生产效率,而且对挤压制品的显微组织和力学性能有着很大的影响。本试验探讨了不同挤压速度对6082铝合金管材显微组织和力学性能的影响。结果表明：挤压过程中坯料和模具的摩擦促进动态再结晶的发生;提高挤压速度,再结晶晶粒尺寸变大、再结晶面积增大;随着挤压速度的升高,管材的屈服强度和抗拉强度先降低后逐渐升高;当挤压温度为450℃、挤压速度为10 mm/s时,6082铝合金管材的力学性能最好。     

高温合金IN690管材挤压成形数值模拟

采用有限元软件对高温合金Incone1690 (IN690)高温高速热挤压工艺进行了数值分析,获得了不同工艺条件下变形材料内部的温度场、应变场、应力场、挤压力的变化规律.结果表明,随着挤压速度增加,变形的不均匀性增大,坯料的温度升高明显;随着变形温度升高,最大等效应力明显减小,其分布也趋于均匀化,使塑性提高.挤压力随着挤压速度的增大呈先减小后增大的趋势,随着挤压温度的增大而减小.数值模拟结果与试验结果的相对误差小于7.3％.IN690合金合理的挤压工艺参数是挤压速度为110～120mm/s,挤压温度为1 200℃.     

工艺参数对热斜轧钢球微观组织均匀性的影响

应用SIMUFACT有限元软件建立了螺旋孔型热斜轧钢球的热、力和微观组织相互耦合的有限元模型。在热斜轧钢球的成形过程中，重要的工艺参数有轧制温度、轧辊转速和轧辊倾角。采用单因素实验方法，分析了钢球微观组织的分布特征，阐述了工艺参数对晶粒尺寸和分布均匀性的影响规律。研究发现：轧件横截面的平均晶粒尺寸随着轧制温度、轧辊转速和轧辊倾角的增加，呈现先减小后增大的规律；随着轧制温度的升高、轧辊转速的加快，轧件整体晶粒尺寸和分布均匀性呈现先减小后增大的规律；随着轧辊倾角的增加，轧件整体晶粒尺寸呈现先减小后增大的规律，组织分布均匀性呈现先增大后减小的趋势。研究结果表明，工艺参数对斜轧钢球微观组织均匀性及成品质量有重要影响，且实验结果与仿真模拟分析一致，验证了仿真模拟的可靠性。     

AISI304不锈钢管穿孔针挤压动态再结晶规律(英文)

在AISI304不锈钢管穿孔针挤压成形过程中,揭示挤压坯料的动态再结晶规律,是实现动态再结晶行为的有效控制,从而获得具有细晶及合格微观组织的管材的基础和关键。基于DEFORM-2D软件平台,以d29mm×4.5mmAISI304不锈钢管的穿孔针挤压过程为研究对象,首先建立了该过程适用、可靠的多尺度有限元分析模型;通过大量的数值模拟分析,阐明了关键挤压成形参数(即坯料初始温度和挤压速度)对挤压坯料的动态再结晶体积分数、平均晶粒尺寸及其分布的影响规律,所得结论为根据挤压管材的微观组织对AISI304不锈钢管穿孔针挤压成形过程进行优化设计与稳健控制提供了重要理论依据和指南。     

不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。     

Inconel690合金管高速热挤压成形工艺研究

利用有限元模拟和实验的方法对Inconel690合金管坯热挤压工艺进行了研究。结果表明,随着挤压速度的增大,坯料温升增大,挤压力呈先减小后增大的趋势。随加热温度的升高,挤压力呈线性降低。而对于挤压前管坯径向上已存在明显温度梯度的研究表明,管坯初始的非均匀温度场显著影响到挤压过程中合金的流动状态,容易形成表面裂纹缺陷甚至断裂等问题。根据模拟与实验结果,通过调整热挤压工艺,成功获得了质量良好的难变形高温合金管坯。     

GH690合金大型管材挤压成形参数优化

难变形合金GH690大型管材挤压过程中,坯料温度的分布、大小对成形管材组织有着重要影响.基于DEFORM-2D软件,以(φ)420 mm×60 mm的难变形GH690合金管材穿孔针挤压为研究对象,建立了可靠、适用的GH690合金大型管材挤压过程的温度有限元模型.模拟研究揭示了GH690合金大型管材挤压过程中坯料金属温度分布规律和坯料初始温度、挤压速度对其影响的规律.结果能为GH690合金大型管材挤压工艺优化设计与精细化控制提供重要的参考.     

挤压工艺对车身用AZ80镁合金组织和性能的影响

采用不同的挤压温度和挤压速度进行了车身用AZ80镁合金的挤压试验,进行了显微组织、织构和力学性能的测试与分析。结果表明:在试验条件下,AZ80镁合金的平均晶粒尺寸、织构最大值先增大后减小,力学性能先减小后增大。与320℃挤压相比,360℃挤压时镁合金平均晶粒尺寸减小39%,织构最大值减小41%,抗拉强度和屈服强度分别增大16%、21%。与1 m/min速度挤压相比,3.5 m/min速度挤压时镁合金平均晶粒尺寸减小37%,织构最大值减小23%,抗拉强度和屈服强度分别增大13%、18%。挤压温度优选为360℃、挤压速度优选为3.5 m/min。     

大口径厚壁管均匀性热挤压工艺研究

通过虚拟正交试验研究不同热挤压工艺参数对厚壁管平均晶粒尺寸、组织均匀性及最大挤压力的显著性影响规律,确定其主要影响因素;利用数值模拟分析,研究主要影响因素对挤压管晶粒尺寸及动态再结晶率的影响,制定最优工艺参数;基于最优工艺参数分别进行数值模拟和工厂试验,采集数据进行对比分析。结果表明,铸坯预热温度、挤压速度和挤压比是影响管件晶粒大小及其均匀性的主要因素,当铸坯预热温度为1200℃、挤压比为9、挤压速度为40 mm·s~(-1)时,厚壁管晶粒细小且分布均匀;数值模拟和试验结果在误差允许范围内,表明热挤压数值模拟模型可靠性高,可用于指导大口径厚壁管热挤压工艺的实际生产。