镁合金摩托车把超塑胀形的实验研究及数值模拟

镁合金AZ31B在415℃、应变速率1×10-3 s-1条件下具有良好的超塑性,其伸长率可达380%,且流动应力不到60MPa.在这种超塑状态下研究了镁合金摩托车把的胀形工艺,并通过DYNAFORM对不同的内压与轴向进给的匹配关系进行模拟,得出最优加载路径,很好的符合了实验研究的结果,为该工艺面向生产提供了一定的依据.     

镁合金离心铸造工艺数值模拟研究

为研究镁合金在卧式离心铸造条件下的流动性,以AZ31B镁合金为对象,采用有限元数值模拟,探究了不同初始条件下离心铸造的温度场和压力场的分布,分析了从浇注到凝固过程中的流动和温度变化情况。结果表明,受流动、旋转和回流等影响,温度场存在小范围波动,总体趋势是浇注后温度短时间内上升,然后逐渐下降直至凝固。分析了铸型内壁压力场分布,发现随着浇注过程进行,内表面压力由负压逐渐增大至平稳值,且随温度变化不大,随离心转速的增大而增大。     

镁合金圆筒舱体DE-GMAW焊接数值模拟

为了研究AZ31B镁合金焊接接头残余应力分布规律,采用MSC.mar软件对直径200 mm,厚度6 mm的镁合金圆筒舱体环焊缝进行双电极气体保护焊（DE-GMAW）焊接温度场、应力场及残余应力的数值模拟.结果表明,焊缝及热影响区残余应力较大,远离焊缝中心处的残余应力随着距离增加而逐渐减小,除焊缝内外表面外,大部分区域的纵向残余应力大于横向残余应力,这为研究控制镁合金焊接残余应力提供了重要的理论支撑.     

ZK60镁合金薄板材胀形数值模拟研究

通过热拉伸试验获得ZK60镁合金的最佳力学性能参数,按照杯突实验的要求利用有限元分析软件DEFORM-3D对ZK60镁合金胀形过程进行了模拟,得到了ZK60镁合金在370℃时极限杯突值,分析了ZK60镁合金板材胀形过程中金属流动规律。结果表明,变形初期金属沿轴向流动,随着变形的加剧有部分金属同时沿径向和轴向流动。随着变形增加,等效应变区域发生转移,凸模所受载荷先增后减,为生产提供了依据。     

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图,分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,随着胀形温度的升高,AZ31镁合金的变形抗力不断降低,显著提高了其成形极限,并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升,到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性,证实了所构建模型的有效性。     

6mm厚AZ31B镁合金板电子束焊接实验和数值模拟

采用非线性结构分析,并建立热-结构耦合的有限元单元模型,对6mm厚AZ31B镁合金无填丝的电子束堆焊温度场的分布及焊缝形貌进行了数值模拟.焊接热源采用高斯旋转曲面体热源,可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况;通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点;热电耦所测温度和模拟温度场结果基本一致.     

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.     

数值模拟方法建立AZ31B镁合金管材的挤压极限图

采用Gleeble3000型热-力学模拟试验机对不同温度和应变速率下的AZ31B 镁合金的变形行为进行了研究,得到材料的流动应力曲线并导入专业成形数值模拟软件,对尺寸为Φ40mm×4mm的AZ31B镁合金圆管,进行了挤压数值模拟,根据模拟数据建立了挤压极限图,并通过挤压工艺试验对所得的挤压极限图进行了验证,结果吻合得很好.     

AZ31B镁合金十字杯形件差温拉伸仿真模拟

为研究镁合金复杂件差温拉伸的成形性能,以2011年国际板材成型数值模拟会议(Numisheet’2011)提出的基准考题Benchmark2#为例,采用钣金成形仿真分析软件JSTAMP/NV建立了十字杯形件差温拉伸热力耦合有限元模型,并对其差温成形过程进行了仿真模拟.最后,把仿真结果与标准考题试验结果进行了比较,结果吻合良好。     

AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究

根据等温压缩实验所得AZ31镁合金应力一应变数据,拟合出材料温成形应力一应变曲线,应用有限元法模拟AZ31镁合金管材的挤压成形,着重探讨了AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供了科学依据。     

镁合金筒形件旋压成形工艺及模具设计

介绍了镁合金筒形件的旋压成形工艺,研究了成形该工件的旋压模具结构。在加热状态下,由主轴带动芯模和毛坯旋转,依靠芯模和旋轮使毛坯发生变薄旋压。同时针对设计过程中出现的温度、毛坯结构等影响因素,设计出了合理的模具。该模具结构简单,重点设计旋轮和芯模,实现了在普通车床上进行旋压,降低了成本,并成功得以生产应用。     

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.     

铸态Mg-Nd-Zn-Zr镁合金用腐蚀剂比较

采用光学显微镜和扫描电子显微镜对不同腐蚀剂腐蚀后的Mg-Nd-Zn-Zr镁合金铸态显微组织进行观察。结果表明,Mg-Nd-Zn-Zr合金的铸态组织主要由α-Mg和晶界处的Mg12(Nd, Zn)两相组成,另外还有小块状Mg12(Nd, Zn)相及近圆形的富Zr相区域。1号传统腐蚀剂（4 mL硝酸+96 mL乙醇）可较好显示组织;经2号腐蚀剂（12 g苦味酸+80 mL乙酸+80 mL蒸馏水+350 mL乙醇）腐蚀5 s和10 s后,组织发黑,晶界不明显,但可部分显示出富Zr相区,延长腐蚀时间到20 s,晶粒显现出来,发黑现象得到缓解,富Zr区域明显,但晶界附近出现大量气泡;3号腐蚀剂（60 mL乙二醇+20 mL乙酸+19 mL蒸馏水+ 1 mL硝酸）腐蚀组织表明,其对晶粒的显示效果明显好于2号,然而很难观察到富Zr区域。     

汽车6016-T4铝合金板材成形性能实验及数值模拟

利用实验与数值模拟结合的方法研究6016-T4铝合金板材室温下材料的成形性能。通过铝合金板材室温拉深实验,得到极限拉深比为1.913;针对铝合金板材成形实验过程,采用DYNAFORM有限元分析软件进行模拟分析,得到极限拉深比为1.925。实验结果与模拟结果表明,随着板料尺寸的增加,成形板料圆角区域的厚度逐渐减小,凸模行程曲线、拉深深度和板料厚度分布对比的结果显示,模拟结果与实验结果具有良好的一致性,进一步为汽车铝合金覆盖件成形工艺研究分析提供参考。     

镁合金丝静液挤压物理模拟实验与数值模拟分析

根据相似性原理研制AZ31镁合金静液挤压实验模拟成形装置,在630kN液压机上以彩色塑性胶泥为模拟材料进行了静液挤压实验模拟,证明AZ31镁合金静液挤压成形工艺的可行性。应用Deform-3D有限元分析软件对直径3mm的镁合金丝进行了静液挤压成形工艺仿真研究,得到350℃镁合金静液挤压时温度场分布、应力应变分布及挤压力等技术数据,为AZ31镁合金静液挤压成形工艺及模具设计提供了理论依据。     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

AZ31B镁合金热渐进成形实验研究

单点渐进成形中通常用最大成形角来表示成形极限,对于研究尚少的热渐进成形,研究其成形极限能够对后期该材料的相关实验研究有借鉴作用。提出一种以油浴方式对AZ31B镁合金板料进行加热处理,并以此辅助的热渐进成形实验,用升高温度梯度的方式探索了合适的加工温度,并在该温度下研究不同板料厚度下的成形极限。结果表明:在介质油温度为200℃左右时,板料的加工性能良好,可以进行渐进成形实验,成形件完整且无明显缺陷;在此温度下,1 mm厚的板料成形极限为45°~47°,1.5 mm厚的板料成形极限为60°~62°。     

镁合金废料的精炼效果研究

试验了熔剂组分的不同配比对AZ91镁合金废料精炼效果的影响,通过对精炼后得到的镁合金试样的金相显微观察,判断熔剂组分的最佳配比方案。阐述了熔剂对镁合金的精炼除夹杂机制。     

AZ31镁合金板材等温弯曲实验研究

对AZ31镁合金板材的等温弯曲变形过程进行了数值模拟,分析了其变形特点以及金属流动规律,确定了合理的变形参数,即弯曲凸模半径为8 mm,凸模间距为38 mm。同时,研制了AZ31镁合金板材的等温弯曲实验装置,并对AZ31镁合金板材在不同变形温度下进行了不同道次的等温弯曲实验研究,分析了镁合金板材微观组织的变化规律。AZ31镁合金板材经过等温弯曲变形后,其室温伸长率达到17.1%,而原始AZ31镁合金板材的室温伸长率为12.4%,提高了42%。     

AZ31镁合金薄带立式双辊铸轧试验研究

利用近终形双辊铸轧薄带新工艺快速凝固、动态直接成形的特点,直接制备镁合金薄带坯。研究了镁合金立式铸轧成形工艺及退火工艺,分析了不同工艺下的微观组织。结果表明:采用铸轧工艺很好的解决了坯料成形问题,同时细化晶粒,提高镁合金薄带坯的加工成形性能。经400℃,60 min退火,可以获得平均直径9～10μm分布均匀的等轴细晶组织。