摩擦条件对高强铝合金ECAP变形作用的有限元模拟

应用三维金属塑性成形模拟软件DEFORM-3D,对高强铝合金等通道转角挤压(ECAP)变形过程中摩擦力的作用进行了有限元模拟。计算模拟结果表明,挤压过程中载荷-位移曲线可分为快速增加、载荷稳定、快速增加、载荷稳定及快速下降5个阶段。摩擦系数越大,变形载荷越大;摩擦系数从0到0.3,最大载荷增加了2.1倍,所消耗的功增加了1.3倍,摩擦条件下,载荷一部分用于克服摩擦阻力,一部分用于材料变形,增大了能耗,同时减少了模具使用寿命。此外摩擦系数大,材料平均等效应变基本不变,而芯部应变不均匀程度增大。因此在等通道转角挤压的过程中,应保证挤压凹模内壁表面光洁、使用合适的润滑剂,以减小摩擦,减小载荷,从而改善晶粒细化及组织的均匀性效果。     

数值模拟模具外角对2017铝合金ECAP变形的影响

采用刚塑性有限元法对2017铝合金等通道转角挤压(ECAP)进行热力耦合的数值模拟,分析了模具外角(0~50°)对ECAP过程中载荷、工件中等效应变及其均匀性和工件温度的影响。研究结果表明:随着模具外角增大,载荷峰值和等效应变迅速下降,然后下降幅度越来越小,降至30°左右均趋于稳定;而等效应变的均匀性则随着模具外角增大先提高后略有降低,在模具外角为20°时应变均匀性最好。随着模具外角增大,工件整体温度一直下降,降幅越来越小。     

等通道转角挤压中摩擦影响的数值模拟

采用大型商用有限元软件ANSYS对等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)过程进行数值模拟,得到了ECAP变形过程中的等效应变和等效应力分布规律,分析了摩擦对ECAP变形的影响.结果表明,当模具转角φ＝90°、ψ＝0°时,与无摩擦情况相比,摩擦的存在使与模具接触的试样底部金属发生较大的变形,使等效应变和等效应力分布不均;最大等效应变主要分布在试样的底部,最大等效应力主要分布在转角处且比无摩擦时的分布区域有所扩张.同时,无摩擦时,试样与模具外转角处产生"间隙";存在摩擦时,随着摩擦的增大这种"间隙"逐渐减小甚至会消失.     

ECAP中摩擦因数对7075铝合金变形及组织的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金等通道角挤压(ECAP)过程进行数值模拟,分析了不同摩擦条件下载荷变化、变形行为以及等效应力应变分布情况,并利用7075铝合金动态再结晶模型对微观组织变化过程进行了预测。结果表明,随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大甚至成倍增长,且载荷值波动加剧,试样"端部效应"减弱,等效应力应变分布不均匀;试样中部稳定变形区晶粒随挤压道次增多而不断细化,试样与通道接触部位形成晶粒细小区,经过4道次挤压后,摩擦因数为0.4时稳定变形区的晶粒比摩擦因数为0.1时的细小。     

7050铝合金等通道多转角挤压过程的三维有限元模拟

对7050铝合金等通道多次转角挤压（equal-channel angular pressing,简称ECAP）过程中的变形行为进行三维有限元模拟,并研究了挤压过程中等效应变的演化以及载荷．位移曲线变化。为开发多道次ECAP工艺的模具设计、工艺参数提供理论指导依据。     

ECAP挤压道次对6061铝合金力学性能及耐磨性的影响

采用等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺,在110℃下对6061铝合金进行4道次挤压变形。借助显微硬度测试、室温拉伸试验和断口SEM分析,研究了挤压道次对6061铝合金力学性能的影响规律;通过摩擦磨损试验,获得了不同挤压道次下6061铝合金的摩擦系数以及磨损率,并对磨损表面进行了形貌观察和EDS能谱分析。结果表明:随着挤压道次的增加,6061铝合金硬度和强度逐渐增加,且前两个道次增幅最大,4道次变形后,材料晶粒得到显著细化,显微硬度和抗拉强度分别达到了93. 4 HV和250. 2 MPa;同时,显微硬度分布趋于均匀,材料塑性降低,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。随着挤压道次的增加,6061铝合金耐磨性能和抗氧化能力均得到显著提升,平均摩擦系数和平均磨损率逐渐降低,分别从1道次的0. 457、0. 028 mm3·m-1下降到4道次的0. 355、0. 014 mm3·m-1。ECAP变形后6061铝合金磨损机制是以磨粒磨损和氧化剥层磨损为主导的混合磨损机制。     

楔形头部试样的ECAP变形行为有限元模拟

应用三维有限元方法对楔形头部试样在等径弯曲通道挤压(ECAP)中的变形行为进行了模拟分析,以比较不同楔形方案(前楔形、后楔形以及楔形头部大小)对金属ECAP变形的影响.结果表明:试样头部为后楔形可以有效的降低加工载荷,显著改善应力/应变分布的均匀性,消除应变集中,避免折叠缺陷,从而获得组织性能较为均匀的试样.     

等通道转角挤压工艺有限元分析

用SOLIDWORKS建立等通道转角挤压(ECAP)的几何模型，用有限元软件DEFORM-3D划不同摩擦系数、不同冲头速度时的挤压过程进行了模拟、获得了相应的应变场以及载荷行程曲线，得到了模具的应力分布。模拟结果表明：变形区域集中在两个通道的相交部分；等效应变速率与冲头的运动速度成正比：摩擦系数对应变的分布和变形载荷有较大影响：在一定的摩擦条件下，完成ECAP所需的变形抗力与材料流动应力成线性关系；当通道表面粗糙度Ra为1.6μm时，模具危险点工作应力不会超过变形体流动应力的4.5倍。     

等通道转角挤压过程有限元模拟

等通道转角挤压是一种新的制备超细晶粒材料的技术。对于工业纯铝材料的等通道转角挤压过程 ,采用有限元技术进行模拟 ,分析了挤压过程中材料的应力和应变并对不同摩擦条件下的挤压变形情况进行了分析 ,将有限元分析结果与实际网格变形进行了比较 ,两者结果基本吻合     

6061铝合金等通道挤压工艺数值模拟

采用有限元技术模拟6061铝合金在室温下等通道转角挤压(ECAP)过程,分析了模具圆心角、摩擦因数对ECAP过程的影响。结果表明,圆心角减小,试样等效应变值增大且较为均匀,但是挤压载荷增加;摩擦对载荷的影响明显。单道次挤压后,试样变形不均匀。     

铝合金AL5454等通道挤压工艺的模拟研究

利用Deform-3D对铝合金AL5454挤压件进行ECAP工艺的模拟研究,得出了挤压过程中模具拐角、模具圆心角半径等对挤压件变形等效应力的影响规律,从而为ECAP模具设计、实验研究、工艺参数拟定提供理论指导。     

前处理T艺对Al-Zn-Mg-Cu合金ECAP的影响

研究了退火、固溶、双级时效以及回归(RRA)热处理4种前处理工艺对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金多道次等径通道挤压(ECAP)变形过程的影响.试验结果表明,退火态试样在常温下只能进行2道次ECAP变形,而其余3种状态常温下经1次ECAP变形后便发生严重的开裂现象.退火处理后的试样采用523 K温度加热可进行多次ECAP变形,挤压后晶粒明显细化且逐渐向等轴状演化.8道次之后晶粒细化趋于缓和,10道次后等效真应变达到了6.2,晶粒为O.8 μm左右的等轴状.随着挤压道次的增加,试样显微硬度不断增大,且存在定量关系.     

等通道转角挤压(ECAP)工艺的研究现状

等通道转角挤压(ECAP)是一种大塑形加工技术,可细化合金组织,改善性能,提高材料的成形性.本文概述ECAP法的基本原理、剪切模式与变形规律,分析摩擦因素对变形的影响,综述中国在ECAP合金组织、性能方面的一些研究成果.     

纯钛连续等径通道转角挤压的有限元模拟

等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是一种制备超细晶材料的加工方法.利用ABAQUS有限元分析软件及网格再划分对纯钛的连续等通道转角挤压变形的Bc和C方式进行了三维的计算机有限元模拟,得到了应力应变分布规律和挤压力一位移曲线.结果表明,Bc方式在1、3、4道次挤压后纯钛试样的塑性应变梯度比C方式更小,而最大的压力是2道次.     

摩擦对6061铝合金等径角挤压变形的影响

应用Deform-3D软件,对6061铝合金的等径角挤压过程进行了数值模拟,研究了摩擦对挤压过程的影响,并分析了挤压过程中挤压力的变化以及应力和应变的分布情况。等径角挤压试验在1000kN压力机上进行,测定了实际挤压载荷,并采用不同的润滑剂对摩擦的影响进行了研究。结果表明,6061铝合金的等径角挤压变形过程中应力和应变呈不均匀分布,摩擦对挤压过程有着重要的影响。摩擦因数越大,挤压力越大,变形越不均匀。另外,对模拟结果进行了试验验证,结果基本一致。     

挤压温度对Cu基形状记忆合金等通道转角挤压过程的影响

研究了挤压温度对CuZnAl形状记忆合金等通道转角挤压(ECAP)过程的影响以及挤压后合金组织和性能的变化。结果表明，实验合金在室温下由于变形抗力过大无法进行ECAP处理，而在200℃、250℃、300℃、350℃时都能顺利进行挤压，但在200℃挤压时加工硬化严重，挤压过程无法多次进行；250℃虽无明显的加工硬化，但挤压多次时出现裂纹；350℃挤压晶粒长大比较严重，故本实验合金的最佳ECAP处理温度为300℃。合金在上述四个温度挤压后，硬度都大幅度提高，力学性能得到提高；晶粒大小虽无明显减小，但晶界更加清晰，晶粒更加规则，特别是300℃挤压8次后形成了具有大角度晶界的等轴晶，微观组织得到优化。     

AZ91镁合金等通道转角挤压有限元分析

以AZ91镁合金为研究对象,建立了等通道转角挤压三维模型。运用DEFORM-3D有限元软件进行了模拟,分析了温度和摩擦条件对AZ91等通道转角挤压过程中的等效应变、挤压力的影响。结果表明:试样在两通道转角处的变形较剧烈;随着温度的升高,等通道转角挤压所需要的最大挤压力变小;摩擦系数越大,等效应变变化梯度越大,塑性变形均匀性越低。