有限元分析宽厚比对镁合金变通道挤压的影响

采用有限元分析软件,对250℃下AZ31镁合金变通道角挤压进行数值模拟分析,研究宽厚比k对成型过程中的挤压载荷、等效应力、等效应变和应变均匀性的影响。结果表明:宽厚比k对AZ31镁合金挤压成型过程中的挤压载荷、等效应力、等效应变和应变均匀性影响明显。k由4增长至10时,挤压载荷由1.1×10~6N增至5.5×10~6 N。k小于8时,试样的应力等效最大值约为270 MPa;当k为8时,在转角剪切区应变高达2.3,心部和表层的应变差值小于0.5,剪切区累积了大量的应变且应变均匀性高,易诱发动态再结晶和晶粒碎裂,细化晶粒,增强AZ31镁合金的强韧性能。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

镁合金正挤压-扭转变形的有限元分析

对镁合金正挤压-扭转成形进行了工艺参数的有限元模拟,分析了扭转剪切变形对AZ31镁合金在成形过程中等效应变和挤压力的影响。结果表明:随着挤压温度的降低,挤压速度和摩擦系数的升高,坯料所获得的等效应变显著升高。正挤压-扭转变形可以显著提高坯料变形过程的等效应变,并改善变形的均匀性。经正挤压-扭转变形后,AZ31镁合金的塑性应变高达4.5。工艺参数的有限元分析能为AZ31镁合金正挤压-扭转变形的实际生产提供重要参考。     

工件截面对AZ31镁合金包套等径角挤压工艺的影响

使用有限元模拟软件DEFORM-3D分别对不同截面工件的包套等径角挤压过程进行数值模拟,分析了试样截面形状为圆形和正方形的EACP模型变形过程中应变分布及损伤因子的大小。结果表明,不同截面试样稳定变形阶段等效应变分布规律相似,圆截面试样的垂直方向等效应变分布更加均匀;挤压过程中,圆截面试样完全处于压应力状态,方截面试样在剪切变形区受到拉应力会导致包套开裂、内部坯料萌生裂纹甚至发生断裂;对比方截面试样,圆截面试样损伤因子较小;建议AZ31镁合金包套ECAP工艺的工件截面设定为圆形截面。     

数值模拟内圆角半径对AZ31镁合金等径角挤压过程的影响

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软件对其等径角挤压过程进行了模拟,并分析了不同内圆角半径对挤压过程的应力和应变影响。结果表明,随着内圆角半径的增大,试样表面变得光滑,在内圆角处所受平均应力减小,试样的平均等效应变随之增大,中间稳定变形区域减小。     

AZ31镁合金等通道转角挤压的有限元模拟及试验

采用Ansys软件建立了等通道转角挤压的有限元模型,对不同模具角度条件下等通道转角挤压过程进行了模拟,获得了摩擦应力、试样与模具内部应力与应变随模具角度的变化。以AZ31镁合金为试验对象,进行了等通道转角挤压试验,对模拟分析结果与试验结果进行了对比。结果表明,等通道转角挤压过程中试样与模具表面会产生较大摩擦应力,导致试样与模具内应力与应变分布不均匀,摩擦应力、材料内部应力及应变随着模具角度增加而减小。挤压后AZ31镁合金微观组织被细化,理论分析结果与试验结果一致。     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0.8Nd稀土镁合金在应变速率为0.01～1s-1,温度为300～450℃,最大变形量约为70%的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟实验,研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随应变温度的升高而减小;在应变速率和变形温度相同时,挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力,压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析,合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行,并且挤压态较铸态更易热挤压成型,更有助于晶粒细化。     

AZ80镁合金管材反挤压成形的数值模拟与试验研究

采用Deform-3D软件对AZ80镁合金厚壁管材的反挤压过程进行了数值模拟,模拟了不同挤压温度和挤压速度对反挤压成形过程的影响。结果表明,反挤压过程的等效应变主要集中在凸模与坯料接触处和管壁上,管材的内壁和外壁损伤值较大,容易产生损伤。挤压温度越高,管材成形的温差、等效应力和挤压载荷就越小,挤压变形越均匀。挤压速度越小,金属的流动速率峰值越小,金属流动越均匀,管材温差越小,挤压变形越均匀。通过镁合金管材的反挤压试验,验证了模拟结果的准确性。     

Mg-AI-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0．8Nd稀土镁合金在应变速率为0．01～1s^-1，温度为300～450℃，最大变形量约为70％的条件下，进行了恒应变速率高温压缩模拟实验，研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增加．随应变温度的升高而减小；在应变速率和变形温度相同时，挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力。压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析，合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行，并且挤压态较铸态更易热挤压成型，更有助于晶粒细化。     

AZ80镁合金深孔筒形件数值模拟及试验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机得到AZ80镁合金的流动应力-应变曲线,根据应力-应变曲线求得材料热变形的材料常数,基于刚塑性有限元法,对AZ80镁合金的反挤压过程进行数值模拟。分析挤压过程中的载荷-行程曲线以及坯料内部的等效应力、等效应变分布,并就挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响进行分析。根据模拟结果对筒形件进行反挤压试验,分析成形件的显微组织及力学性能。模拟结果表明,镁合金深孔筒形件的最佳反挤压温度为360℃,反挤压速度为5 mm·s-1。采用此工艺制备的筒形件表面质量良好,组织得到明显细化,且其抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为324 MPa,216 MPa和11%。