微成形热挤压试验及模具设计

介绍了采用半固态ZL101铝合金进行挤压成形微型齿轮的试验研究,设计了挤压模具和加热及温控系统.试验结果表明,挤压过程中的坯料温度对零件质量产生重要影响,它决定了半固态合金的触变特性,合适的半固态加工技术可以成形微型零件.     

微挤压成形系统的设计与实现

针对微挤压成形工艺要求,设计开发了一种微挤压成形系统,该系统装置采用压电陶瓷为驱动器,以实现成形速度的精确控制;利用压簧-楔块机构实现自动进给,减少了人工操作步骤;通过计算机控制系统与传感器,实现对微挤压成形过程的实时控制及数据采集。在室温条件下,使用该成形系统对铅丝坯料进行微挤压实验研究,结果表明,成形装置受力形变对挤压结果产生的影响可以通过适当的预紧力得到改善,从而成形出轮廓清晰的微型齿轮,验证了该研究方案的可行性,为后续的微型金属零件成形研究提供技术依据。     

半固态铜合金反挤压成形组织演变及偏析行为

采用轧制-重熔应变诱导熔化激活法(SIMA)制备半固态浆料并进行反挤压成形制备不同成形阶段的铜合金轴套零件,研究铜合金半固态反挤压成形过程中的组织演变和偏析行为。结果表明：半固态ZCuSn10P1铜合金组织主要由α-Cu相、Cu₄₁Sn₁₁(δ)相、Cu₃P相和Cu_13.7Sn(β′)相组成,半固态反挤压过程中浆料由型腔底部向端部充型,产生明显的固-液偏析;随着半固态ZCuSn10P1铜合金成形的进行,固-液偏析倾向减小,组织缺陷减少,当完全成形时组织中无明显缺陷,晶粒圆整度较好且分布均匀;半固态反挤压成形ZCuSn10P1铜合金组织中微观元素偏析倾向严重,Sn、P元素在晶间和晶内液岛富集,而在α-Cu基体中含量较少。随着半固态铜合金成形的进行,半固态ZCuSn10P1铜合金中Sn元素偏析现象加剧,完全成形时,其偏析程度有所减小,但相同类型区域元素的均匀性较差。     

微挤压模具设计

零件微型化对微型零件的加工带来的影响是多方面的,影响范围主要包括4个方面:材料、工艺、工模具和设备。模具设计的精度的高低能够影响成形过程中成形件的质量。为了进行微单杯挤压试验,从试验的实际需求出发,参照宏观设计方法设计了一套精度较高的微挤压模具及温度控制装置,用微挤压模具挤出了表面质量及尺寸较好的微型单杯状零件。     

倾斜冷却法浆料制备研究现状

介绍了倾斜冷却法制备半固态合金浆料的实验装置、实验方法,以及采用这些实验装置所进行的研究内容,简述了倾斜板法在半固态连铸、半固态挤压、半固态轧制、半固态压铸和半固态锻造中的工业应用研究现状,提出了倾斜冷却法制备浆料的发展前景。     

深孔变壁厚锥形件冷挤压工艺与模具设计

深孔变壁厚锥形件需要3次挤压成形,给出了该零件冷挤压工艺和实用的模具结构,论述了反挤压工序件与成品正挤压模腔的关系,以及凸模和凹模设计。该模具采用伸缩式双级卸料装置,实现较大行程的卸料。     

Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形研究

通过新SIMA法制备Mg-Al-Zn合金半固态坯的触变挤压和触变模锻试验以及借助金相显微镜、拉伸试验机等分析手段对Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形进行了研究.研究结果表明,新SIMA法中的等径道角挤压能使Mg-Al-Zn合金获得良好的应变诱导效果,即铸坯微观组织被大大细化,平均晶粒尺寸达到20μm,材料力学性能大幅度提高;该坯料在560℃保温20min制备的半固态坯料的固相晶粒细小,球化程度高,组织均匀,平均晶粒尺寸为25μm.通过触变挤压和触变模锻试验证明,新SIMA法制备的Mg-Al-Zn合金半固态坯料所触变成形的零件的力学性能很高.其中触变挤压的卫星角框零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为213.1MPa、312.6MPa和15.2%.触变模锻的托弹板零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为218.6MPa、320.9MPa和14.8%.     

半固态挤压铸造——金属材料近净形成形新技术

半固态挤压铸造是集半固态加工与挤压铸造为一体,利用半固态浆料的流变性能进行充型并在压力作用下凝固成形的一种材料加工新技术。其生产过程包括半固态浆料制备、充型、挤压、脱模及后处理等5个工序。半固态挤压铸造机由预结晶器、多工位铸造机及半固态挤压机构等3个子系统组成,可以用来生产各种近净形零件或制品,生产率为6～8件/min,工艺出品率达90％以上。产品外观光洁、组织致密、无收缩缺陷。     

新SIMA制备坯料触变挤压AZ61镁合金零件的组织与性能(英文)

新应变诱导熔化激活法被用来制备高质量的AZ61镁合金半固态坯料。利用光学显微镜和拉伸实验,研究触变挤压成形零件的微观组织与力学性能。结果表明:当施加的压力为784MPa,保压时间为90s,模具温度为450℃时,半固态坯料能够完全充填模具型腔。与半固态等温处理方法相比,新SIMA法制备的半固态坯料触变挤压成形零件的抗拉强度和伸长率分别为300.5MPa和22%;并且成形零件的微观组织晶粒细小、组织均匀。随着等温处理温度的升高和保温时间的延长,成形零件的抗拉强度和伸长率先增加后降低。当挤压道次从1增加至4时,成形零件的抗拉强度和伸长率明显增加。     

5083铝合金半固态浆料流变成形的组织与性能

通过自制的对向式双振动头超声处理装置作用于5083合金半固态浆料并进行流变挤压铸造成形,研究了流变挤压铸造成形工艺和熔体浇注温度等对合金半固态成形制件的组织及力学性能的影响.结果表明,流变成形工艺对合金半固态组织有明显的改善作用,使晶粒更细小、致密、均匀;功率超声和流变挤压铸造能显著提高合金的力学性能;成形制件的组织和力学性能在浇注温度为645℃时最好.     

基于有限元法的铝合金四通阀多向加载成形过程中的变形特征分析(英文)

采用数值模拟方法,研究7075铝合金四通阀体类零件在多向加载成形条件下成形过程中的材料变形特征。结果表明:四通阀多向加载成形过程中存在正挤、反挤、正挤和侧挤复合、反挤和侧挤复合等4种变形模式。在不同成形阶段,表现出的变形模式依赖于加载路径。一般在变形初期会发生正挤或反挤的变形行为;在变形中期以反挤变形模式为主;在变形终期一般会发生反挤、正挤和侧挤复合变形模式。为提高型腔填充稳定性和减少成形缺陷,在变形初期和中期,应增加侧挤变形行为;在变形终期应减少或避免正挤变形行为。     

空心坯料反挤压省力成形方法及应用研究

采用主应力法与数值模拟相结合的方法,研究分析空心坯料反挤压成形力变化规律。结果表明,空心坯料反挤压在减少接触面积的同时,减小了接触面上的单位变形力,大幅度降低了挤压成形力。经在重型车辆铝合金轮辋成形中验证和应用表明,该方法可行,为底部带中心孔的大型薄壁筒形零件的成形,提供了新思路。     

热反挤压过程中金属不稳定流动状态的研究

利用有限元软件Deform-3D对厚壁钢管热反挤压制坯过程进行数值模拟,分析了摩擦系数和壁厚对金属流动状态的影响.结果表明:反挤压件管壁内侧的金属在向上平移的同时还伴有径向移动,摩擦系数越大、管壁越厚,径向移动的程度越大,越容易造成凸模抱模的现象.根据模拟结果,提出了一种新增径向塑性变形区的大型厚壁钢管热反挤制坯的变形...     

基于伺服压力机的AZ31镁合金反挤压成形

为探讨挤压速度模式对AZ31镁合金杯形件反挤压成形的影响,对伺服压力机反挤压成形进行有限元分析与实验,并与普通曲柄压力机和液压机反挤压成形进行比较。有限元分析结果表明,反挤压终了阶段,伺服挤压和液压挤压最大损伤值分别为3.41和3.30,远低于普通挤压的最大损伤值6.08;挤压过程中杯形件最大温差伺服挤压为45℃,而普通挤压和液压挤压分别为127℃和70℃。实验结果表明,在1100kN伺服压力机上,采用伺服挤压模式,可成功获得壁厚为3mm的AZ31镁合金反挤压杯形件,而采用普通挤压模式,在杯形件边缘则出现破裂。实验与有限元分析结果基本吻合。     

Numerical simulation of upsetting-extruding process of dispersion strengthened copper welding electrode

The simulation of the upsetting-extruding process ot dispersion strengthened copper welding electrode was carried out using Deform-2D finite element analysis software, and the characteristics of metal flow and the effect of different friction factors were analysed. The results show that the whole forming process consists of a forward extrusion and a backward extrusion. When the friction factor of the female die is 0.4, it is advantageous to the forward extrusion forming of the electrode work nose part, while the friction factor of the male die is only 0.1, it would be benefit to the backward extrusion forming of the electrode fit-up hole part. Addition of a scoop channel with 1.5 mm in depth and 4 mm in diameter at the bottom of the female die can avoid folds at the work nose. The rise in temperature is about 60℃ during the forming process.     

组合形活塞销冷镦挤成形工艺

针对组合形活塞销结构特征和工艺要求,分析该零件的成形难点为:两端圆锥孔的挤压成形和深径比大于2. 5的中心圆孔反挤压。为此,应用DEFORM-2D有限元分析软件对组合形活塞销7工位冷镦挤成形工艺进行数值模拟分析。通过数值模拟分析和工艺方案修订,确定最终的成形工艺方案为:下料-整形-压凹-反挤压-冲孔-第1次挤锥-第2次挤锥,并采用硬质合金YG15制造反挤压凸模,以避免一次反挤压成形时凸模横截面变化处的折断。采用该方案进行工艺实验,实验结果表明:组合形活塞销尺寸满足零件设计要求,无折叠、开裂等锻造缺陷,深孔反挤压凸模使用寿命大于8万件。     

轮轴六方孔热挤压模设计

对轮轴上六方孔的加工提出了摒弃传统的铣插加工方法 ,采用在摩擦压力机上进行热反挤压成型 ,并就可能出现的缺陷及防止措施进行了探讨。实践证明 ,该方法对轮轴上六方孔的加工较传统方法具有明显的优点 ,且对于一般圆筒形零件的反挤压成形也具有很好的借鉴作用     

Cold repeated forming of compact for aluminium foam

A cold repeated forming process of compacts for producing metal foams was developed in order to strongly bond powder particles. In this process, the compact undergoes severe plastic deformation for the strong bonding of particles by repeated backward extrusion and cup compression, and thus the compact largely foams owing to the accumulation of gas released from blowing agents inside the compact during heating. The cold repeated forming process without heating is much simpler than that for the conventional hot extrusion process. The relative density of the foam was decreased by adding silicon powder to the compact, and an aluminium foam having a relative density of 0.27 was obtained using two repeats of backward extrusion and cup compression, 1.5 mass% titanium hydride powder and 4 mass% silicon powder. In addition, a one-piece foam was successively produced from the bonding of two compacts during the foaming in a die. It was found that the cold repeated forming of compacts is effective for the production of metal foams.     

Investigation of lubrication effect on the backward extrusion of thin-walled rectangular aluminum case with large aspect ratio

Backward extrusion processes are being increasingly considered for the manufacture of thin-walled rectangular aluminum case with large aspect ratio in lieu of multi-stage deep drawing processes. In order to design an optimized backward extrusion process, it is necessary to determine optimal frictional conditions by studying the effects of lubrication.

In this study, numerical analysis based on the finite volume method is performed for investigating the effects of solid lubricants in aluminum backward extrusion processes. Various shear friction factors are used in the numerical study for investigating the friction effects.

Lubrication is found to have a significant effect on the final shape. Larger friction factors are associated with increased forming heights on the wide side of the rectangular container and decreased forming heights on the narrow side. Lubrication is also found to have a significant effect on earing phenomena and a friction factor of 0.2 is found to be optimal for minimizing it. The analysis results presented herein are further validated by comparing them with experimental results.     

气体发生器关键零件热挤压工艺及数值模拟研究

通过对气体发生器零件的分析,提出了金属最后充满模膛位置的判断参数,并用DefORm-2D对其冷挤压和热挤压过程进行了有限元模拟分析,比较了两种挤压过程中的物理量场。通过计算机模拟看出,热挤压是更为经济合理的方案。采用工艺试验验证了模拟结果。