大塑性变形下变形速率对AZ31合金成形性能的影响

采用等温挤压成形工艺研究了大塑性变形下变形镁合金AZ31的成形性能,分析了成形过程中变形速率对成形性、成形力和应变的影响。结果表明,AZ31合金在300～350℃等温挤压成形,随变形速率的升高,挤压变形力呈下降的趋势;变形速率为1 mm/s时,应变分布均匀,能够获得最佳的成形质量和力学性能。     

AZ31和AZ91镁合金等温挤压及挤压后的微观组织变化

通过等温挤压和金相观察,研究了AZ31和AZ91镁合金不同变形条件下的挤压性能和变形后的微观组织变化。结果表明,AZ31镁合金的挤压变形性能较好,而AZ91镁合金在挤压比为4∶1、挤压温度为400℃,以及在挤压比为9∶1、挤压温度为350℃和400℃时,挤压后的试件表面均出现了裂纹;AZ31镁合金的最佳成形温度为300℃～400℃,AZ91镁合金的最佳成形温度为300℃～350℃;镁合金在热挤压过程中发生了动态再结晶,挤压之后合金的晶粒显著细化。     

基于Deform的AZ31镁合金板材挤压工艺的有限元模拟

为了研究温度对镁合金板材挤压的影响,通过Deform-3D对挤压速度10 mm/min和挤压温度300、350、400、450℃以及挤压温度400℃和挤压速度10、50、100、200 mm/min条件下的AZ31镁合金板材成形过程进行了数值模拟。结果显示,随着挤压温度升高,有效应变增大,流变应力减小。随着挤压速度增大,有效应变增大,有效应力随之增大。板材挤压过程中,板材的边部出现卷曲现象,距中心越远的部位有效应变越小,挤压变形也不均匀。因此,在挤压时需要根据实际情况选择合适的挤压温度。     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料挤压过程数值模拟

对不同挤压工艺下Mg2B2O5w/AZ63B棒材的热挤压过程进行了有限元模拟,分析了热挤压过程中挤压温度(250、300、350℃)、挤压速度(1、4mm/s)和挤压比(6.25、14.00、20.25)对Mg2B2O5w/AZ63B复合材料挤压过程中等效应力的影响。模拟结果表明,温度对等效应力的影响最为显著,当挤压温度由250℃升至350℃时,合金的最大等效应力由185MPa降低到138MPa;当温度与挤压比恒定时,挤压速度从1mm/s增大到4mm/s时,最大等效应力值从184MPa降低到167 MPa;随着挤压比的增大,坯料在挤压筒内的等效应力逐渐增大,挤压坯料在挤压模具锥角处受到强烈的挤压变形和剪切变形,晶粒得到细化,使得等效应力的分布更加均匀。     

AZ31镁合金电池筒反挤压工艺仿真研究

基于Deform-3D与AZ31镁合金材料模型对1号镁合金电池筒的反挤压成形过程进行数值模拟,完成模具设计及各工艺参数下反挤压成形过程的对比优化。结果表明:在相同挤压速度下,随挤压温度升高,等效应力峰值不断降低,等效应变峰值不断升高,温度场向高温区推进,并在280℃时,损伤值降至最低,说明在该温度下AZ31镁合金反挤压过程的破损率最小;另外,在280℃下,随着挤压速度的提高,等效应力场峰值不断减小,等效应变场峰值增大,温度场峰值向高温区推进,并在12 mm·s-1的挤压速度下达到损伤极值最小值。根据优化工艺进行反挤压成形试验验证,生产出了合格的产,品且筒壁组织均匀细化。     

AZ80+0.4%Ce镁合金薄壁管挤压-拉伸成形工艺及微观组织分析

对AZ80+0.4%Ce镁合金薄壁管进行了等温挤压-拉伸成形试验,分析了镁合金管分别在310、350、390℃反挤压和拉伸成形后的微观组织变化,探究了不同温度和变形道次对管微观组织的影响。确定了其成形工艺参数,成功制作出壁厚为0.6 mm的薄壁管材。结果表明,350℃反挤压并拉伸成形时金属流动性较好,发生了完全动态再结晶,有效地细化了镁合金的组织,平均晶粒尺寸为8.4μm。     

新型镁合金汽车后桥半轴挤压工艺的优化

采用不同的模具预热温度、挤压温度和挤压速度对AZ80-0.2%In新型镁合金汽车后桥半轴进行挤压成形,并进行了力学性能和磨损性能的测试与分析。结果表明,在试验条件下,随模具预热温度从320℃增大至380℃,挤压温度从300℃增大至400℃或挤压速度为从120 mm/min升高至480 mm/min,半轴的力学性能和磨损性能都先提高后下降。后桥半轴的挤压工艺参数优选为:模具预热温度360℃、挤压温度420℃、挤压速度360 mm/min。     

AZ31镁合金电池筒反挤压成形模拟与试验验证

用有限元模拟软件Deform-3D对5号AZ31镁合金电池筒反挤压成形过程进行仿真模拟,完成了模具的设计,分析了挤压坯料温度与挤压速度对反挤压成形过程的影响,探讨了电池筒损伤极值、等效应变极值、等效应力极值以及模具温度场中最高温度的变化。结果表明,在相同挤压速度下(145 mm/s),随着挤压坯料温度的升高,电池筒的损伤极值不断增大,等效应变极值先下降后上升,等效应力极值不断下降,模具温度场中最高温度不断升高,并在60℃的挤压坯料温度下,损伤极值最低。在相同挤压温度下,随着冲模挤压速度的升高,损伤极值先增大后减小,等效应变极值不断降低,等效应力极值不断增大,最高温度不断增大,在145 mm/s的挤压速度下,损伤极值最小值。选取不同挤压坯料温度与挤压速度进行正交试验,获得最优的工艺参数,并以此参数进行反挤压试验,获得组织较均匀的5号AZ31镁合金电池筒。     

超塑性镁合金汽车车轮的模锻工艺优化

采用18组不同的工艺参数对AZ80Ce超塑性镁合金汽车车轮进行了模锻成形试验,并在车轮不同位置取样进行力学性能测试与分析。结果表明,随着成形温度从410℃提高至470℃、坯料温度从330℃提高至405℃、模具温度从200℃提高至260℃、变形速度从60 mm/min增大至300 mm/min,试样的抗拉强度和断后伸长率均先增大后减小。模锻成形温度优选为455℃、坯料温度优选为375℃、模具温度优选为245℃、变形速度优选为180 mm/min。     

大尺寸ZK60镁合金型材挤压成形数值模拟及实验研究

应用HyperXtrude有限元模拟软件,对大宽厚比ZK60镁合金型材正挤压成形过程进行了数值模拟,优化了模具结构,研究了不同挤压速度对型材成形效果的影响。对模拟得到的速度、位移、应变和温度场进行分析,优化了挤压工艺。在挤压温度为350℃,挤压速度为20mm·s-1下进行正挤压试验,成功挤出宽度225mm,厚6mm的ZK60镁合金型材。型材横截面微观组织为动态再结晶组织,晶粒沿变形方向被拉长,变形中的温度场和金属流动方向是影响微观组织的主要因素。对该型材采用不同热处理工艺处理后进行力学性能测试。结果表明,该型材经250℃保温2h的退火工艺可以获得较高的综合力学性能。     

环保Bi黄铜棒反向挤压时各工艺参数的影响

现场采用28MN反向挤压机挤压准φ23.2mm和准φ6.5mm的环保Bi黄铜棒,探讨挤压温度、挤压速度和变形程度等工艺参数对成形过程和产品质量的影响,得出适宜的挤压温度范围为670～710℃,延伸系数λ应小于550,此时金属流出速度可达3435mm/s。这为生产现场制订工艺参数提供了有利的参考数据。     

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。     

Zr_(55)Cu_(30)Al_(l0)Ni_5块体非晶合金微反挤压试验与数值模拟

采用反挤压试验结合数值模拟的方法,研究了块体非晶合金在过冷液态区内成形微小零件的变形行为。首先采用材料压缩试验确定非晶合金的成形温度和成形速率,并用Deform3D软件模拟压缩试验过程,以寻找一个和非晶合金成形过程类似的材料,获得一个相似的本构关系,用于后续反挤压过程的模拟。在此基础上,进行了外径为1.2mm,内径1.0mm圆筒形零件的反挤压试验,研究了温度和冲头速率对反挤压力的影响,结果表明成形温度对反挤压力的影响较大,而成形速率对反挤压力的影响不显著。采用SEM观察成形件的表面形貌,发现零件的尺寸精度较高,表面精度较差。计算表明挤压过程中的摩擦较大,Deform3D模拟表明应变速率分布极不均匀。     

环形通道形型腔结构对杯状件反挤压成形的影响研究

借助于有限元分析软件DEFORM-3D,研究了环形通道形型腔的半锥形径向通道、全锥形径向通道以及半球形通道下,外径Φ200 mm、壁厚16 mm杯状件的挤压变形效果,研究结果表明:半球形通道下成形件挤压载荷和平均等效塑性应变值最小;而全锥形通道下成形件平均等效塑性应变值和挤压载荷最大;相比之下半锥形通道下成形件的平均等效塑性应变值适中,成形载荷适中。运用有限元模拟分析与物理实验相结合,对比分析了杯状件在半锥形通道下挤压成形与传统反挤压成形下的挤压载荷和成形件的平均塑性应变以及变形均匀性程度,结果表明:半锥形通道下挤压成形的杯状件,挤压载荷较传统反挤压减少近70%,平均塑性应变值约为传统反挤压的2.29倍且变形更均匀,成形件晶粒细化效果更明显、强化相分布较均匀。     

镁合金轮毂变形参数对反挤压高度的影响

以AZ80镁合金轮毂的反挤压成形工艺为例,利用Deform有限元模拟软件,分别研究了不同压机速率、不同温度对AZ80镁合金反挤压高度的影响.通过对相同压机载荷下的不同反挤压高度的分析,得到了其在成形轮毂时的最佳压机速率为0.01～0.10mm/s和成形温度段380～400℃,为后期AZ80镁合金的热成形性研究提供了一定的理论依据.     

高体积分数SiC_P/Al复合材料等温反挤压模具设计及工艺研究

通过自行设计的等温反挤压模具,制备了高体积分数SiCP/Al复合材料杯形件,并对等温反挤压工艺方案进行了设计与优化。结果表明:采用该模具及工艺能制备出形状完整、表面质量良好的杯形件;在变形温度850℃,反挤压速度0.9mm/min时制备了杯形挤压件,其成形极限最大。     

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%。     

AZ80镁合金杯形构件冲头旋转反挤压成形有限元模拟

分析了旋转挤压成形的杯形构件的合理结构参数范围。采用刚塑性有限元法,对AZ80镁合金冲头旋转反挤压成形过程进行了数值模拟,分析了旋转挤压过程的载荷—行程曲线和坯料应变的分布,探讨了旋转挤压速度对成形过程的影响,并将旋转挤压成形技术与传统反挤压成形过程进行了对比研究。结果表明:与传统反挤压成形相比,旋转挤压变形更为剧烈,绕轴旋转速度越大、轴向速度越小,所需极限载荷越小,等效应变越大,变形越均匀。     

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。     

超声振动辅助微挤压成形界面摩擦特性研究

基于超声振动辅助微挤压成形过程摩擦特性表征需求，将超声振动辅助双杯挤压实验拆分为超声振动辅助正杯挤压和反杯挤压两个部分。通过超声振动辅助T2紫铜正杯挤压和反杯挤压的对比成形实验研究了不同超声振动模式辅助微挤压成形过程中试样-模具型腔间的界面摩擦特性，并提出一种量化评价新方法来评估超声振动辅助微挤压成形试样-模具型腔间摩擦应力及摩擦因数的变化规律。结果表明，微挤压成形应力降低值和试样-模具型腔间的摩擦应力降低值都随着超声振幅的增大而增大，且随着工具超声振动、工具-工件复合超声振动和工件超声振动的不同超声振动模式顺序依次增大。