连续 ECAP 大应变的数值模拟研究

基于刚塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM-3D对5052铝合金连续ECAP(Equal Channel Angular Pressing)大应变成形过程进行了三维数值模拟研究,研究了工件的变形过程以及应变均匀性,温度的分布规律。模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中模具的拐角区域,该区域的等效应变呈层状分布,而且变化梯度较大并且温度最高。模拟结果对实际生产具有很好的指导作用。     

模具底部滑动对ECAP变形挤压载荷和应变的影响

采用Deform-3D软件对变形体在水平滑动结构ECAP模具内变形行为进行了有限元模拟,重点研究了水平滑块运动速度与挤压杆下行速度之间的比率(v2/v1)、变形体与模具底部滑动结构之间的摩擦系数对最大挤压载荷和应变的影响规律.结果表明:随着v2/v1的增加,最大挤压载荷总是呈下降趋势;最大挤压载荷与变形体主要变形区截面等效应变近似呈Boltzman函数规律变化;工件与模具底部滑动结构之间的摩擦系数对最大挤压载荷和应变的影响与v2/v1值有关.     

摩擦对大型等通道转角压最大挤压载荷的影响

采用Deform-3D有限元软件对大型等通道转角压(Equal channel angular pressing,ECAP)进行动态计算仿真模拟,并进行试验研究,重点考察变形体与模具间摩擦因数和模具水平通道扩口直径对挤压载荷的影响。模拟结果表明,剪切摩擦模型适合用于ECAP变形仿真模拟计算,摩擦因数对大型ECAP的最大挤压载荷具有很大影响,随着摩擦因数的增加,最大挤压载荷急剧增加;摩擦因数μ=0.6(近似于铝和钢干摩擦)时的挤压载荷是摩擦因数为0时挤压载荷的5.1倍;增加出口通道扩口端的直径,当μ<0.6时,对最大挤压载荷几乎没有影响,而当μ>0.6时,可以明显降低最大载荷值,但也不是出口通道扩口直径越大其对应的挤压载荷就越小。试验研究表明,大型ECAP必须想办法降低摩擦才能实现批量化生产,试验和仿真的最大挤压载荷吻合。     

等通道转角变形对铸态3003铝合金夹杂物的影响

本文在室温下对铸态3003铝合金实施了道次等效应变约为0.5的等通道转角变形(Equal-channel angular pressing-ECAP),对其夹杂物的碎化、分布和合金的硬度进行了考察。结果表明,第1道次的ECAP加工将合金内部的粗大(长5-15μm、宽1-2μm)且几乎呈连续分布的夹杂物(AlFe(Mn)Si)折断碎化(长1-3μm)并初步分散开,引入大量位错至合金中,提高硬度幅度达66.7%。后续的2-4道ECAP加工将夹杂物分散均匀,但对夹杂物的碎化和硬度影响很小。本文的试验结果说明了ECAP作为一种细化铝合金内部AlFe(Mn)Si夹杂物并使之分布均匀的工艺方法的可行性。