AZ61镁合金半固态触变挤压成形工艺研究

设计并制造触变挤压模具.进行了高固相率半固态AZ61镁合金触变挤压和常规挤压实验,研究了不同成形工艺参数对变形力的影响.结果表明,在触变挤压变形时,挤压温度越高,变形力越小;挤压速度越快,变形力越大.采用建立的半同态AZ61镁合金的本构关系,对半固态AZ61触变挤压成形进行了数值模拟,通过对触变挤压实验和数值模拟结果的对比可知.二者拟合的较好.     

变形镁合金触变塑性挤压的数值模拟

采用有限元模拟技术对变形镁合金的触变塑性挤压和常规挤压进行了数值模拟,获得了两种挤压变形过程中的行程--载荷曲线、应力、应变分布及温度场分布规律,并对两者的模拟结果进行了对比分析.分析结果表明,变形镁合金触变塑性挤压较常规挤压具有载荷力小、应力较小及温度分布均匀、温差小等优点.进行了相应的工艺实验,实验结果与数值模拟结果基本吻合,表明数值模拟与计算正确.     

Al2024合金半固态触变挤压成形热-力耦合有限元模拟

详细地论述了半固态触变挤压成形热-力耦合粘塑性有限元基本公式,利用Gunasekera流动应力公式,在Marc有限元软件平台上通过二次开发,建立了半固态触变成形计算机仿真模型.通过对Al2024合金半固态触变挤压成形工艺过程热-力耦合有限元模拟知坯料的变形区主要集中在挤压凹模的锥形部位;挤压结束时,制件中心与表面的最大温差约为85℃;制件锥形表面附近的等效Mises应力比其他部位的等效Mises应力大,并且有明显的应力集中现象.凸模行程与载荷曲线的有限元模拟结果与试验曲线吻合较好.     

灵活触变挤压A356铝合金的数值模拟

提出了一种新型的三维变截面复杂零件的近净成形方法——灵活触变挤压。运用有限元模拟软件DEFORM-3D对其成形过程进行了数值模拟,得到了成形过程中坯料的流动速度场、等效应变场和挤压杆的压力-行程曲线,分析了坯料在成形过程中的流动规律、应变分布状况和挤压力随挤压行程的变化情况。模拟结果表明,采用灵活触变挤压成形三维变截面复杂零件是可行的。灵活触变挤压与普通挤压相比,在零件成形质量方面具有明显的优势。     

半固态镁合金触变成形数值模拟及试验验证

利用DEFORM-3D塑性有限元软件,对半固态AZ61触变成形过程进行了数值模拟,分析了半固态坯料与常规态坯料成形过程中的应力、应变分布和温度场,并对此两种坯料进行了触变锻造试验.结果表明,半固态镁合金材料具有变形抗力小,应力、应变分布均匀,通过对触变锻造试验和模拟结果的对比可知,二者拟合较为理想.     

变形镁合金触变锻造研究

采用机械搅拌法制备半固态变形镁合金,并设计制造了触变塑性成形装置,进行了变形镁合金触变锻造和常规锻造实验。采用所建立的半固态镁合金本构关系,对触变锻造进行了数值模拟,得到了成形过程中的应力和应变分布,对比了触变锻造和常规锻造的成形特点。结果表明,变形镁合金触变锻造具有变形抗力小、应力分布均匀的特点。通过实验和模拟结果对比可知,两者吻合较好,所获结果可指导变形镁合金触变锻造工艺实践。     

SiCp/2024 复合材料棒材半固态挤压数值模拟

SiCp/2024复合材料棒材半固态挤压是一个典型的半固态触变成形过程,尤其对高固相分数(～60%),更接近于塑性加工中超塑性变形机制.对其加工过程进行了数值模拟,以便揭示高固相体积分数半固态触变成性的规律.研究表明稳态触变挤压的关键是在于保证压力下速度与半固态坯料的凝固速度相协调,只有当变形区坯料保持在固相分数较高固-液态或刚凝固完状态时,才能实现稳态的触变挤压过程;随着挤压温度的升高,挤压力减小其等效应力、等效应变值更均匀,且等效应力减小;随着摩擦系数的减小,平均拉应力值减小.     

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。     

不同模型腔角下铜铝复合连续包覆过程的数值模拟

利用有限元软件对铜铝复合连续包覆成形过程进行二维有限元数值模拟,详细研究了不同模具模型腔角下金属的流动规律、挤压力、模具载荷、应力、应变分布的影响规律。结果表明,在30°～60°的型腔角度中,模型腔角越小,金属流动越均匀,挤压力越小,越有利于节省能耗、降低成本。从包覆复合的结合面质量方面考虑,模型腔角越小越有利。从防止应力集中,保护模具角度考虑,应选择小的模型腔角。从变形效率方面来说,模型腔角越小越好。在TLJ400连续挤压机上进行了铜铝复合的连续包覆工艺试验,试验结果与数值模拟结果相符合。     

半固态金属触变挤压上限分析

运用半固态金属触变塑性成形上限法,对半固态金属触变挤压过程进行了上限分析。导出了半固态金属触变挤压上限功率的计算公式,获得了相对应力与摩擦因子、半锥角和断面缩减率等工艺参数的相互影响关系。对于某一固定的半锥角,摩擦因子的增加使相对应力增大,而增大的幅度随着断面缩减率的增大而增大。对于某一固定的断面缩减率,半锥角的增加,使相对应力下降后再度略有上升。因此存在着一个最佳半锥角,对应于最佳上限解,其相对应力为最小。而且摩擦因子越小,相对应力下降幅度越小。经实验验证,所获计算结果与实验值吻合,可用于指导半固态金属触变挤压工艺实践。