工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响

针对7075铝合金微齿轮挤压过程中出现的微尺度效应问题,将退火后的7075铝合金进行等温微压缩试验,获得材料的真实应力应变曲线,导入DEFORM软件,并模拟微挤压成形过程。定义挤出端凸度来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小,则成形性越好。设计正交试验,研究入模角、坯料直径、挤压温度、挤压速度和摩擦因数等对微齿轮热挤压成形过程中最大成形载荷和成形性能的影响规律。分析结果表明：坯料直径对最大成形载荷和挤出端凸度的影响均最大;挤压速度对成形载荷的影响较大,挤压温度的影响次之;挤压温度对挤出端凸度的影响较大,挤压速度的影响次之;入模角和摩擦因数对成形载荷和挤出端凸度影响均较小。通过优化工艺参数模拟挤压得到质量良好的微齿轮。     

变通道转角挤压成形钼丝的有限元模拟研究

为了确定变通道转角挤压钼丝的工艺特征场的变量分布，通过有限元模拟和试验开展了以直径10 mm钼丝挤出直径6 mm钼丝的研究。试验验证了挤出过程中挤压力随行程的变化规律。分析了挤压速度对变形工件速度场的影响规律；分析了温度和等效应变的分布规律。结果表明：有限元模拟时最大挤压力的误差为9.20%；在通道转角处存在有梯度的增速区域和金属流动死区；通道转角区域的温度升高约100 ℃；挤出钼丝横截面上等效应变分布不均匀，刚性端的等效应变较小，其余部分上半区域的等效应变小于下半部分。     

厚板带直角边缘凸台类零件挤镦复合工艺研究

通过对带直角边缘凸台零件进行工艺性分析,提出了挤压工艺与镦挤工艺相结合的工艺方法.采用刚塑性有限元分析方法,运用Deform-3D有限元分析软件,对带直角边缘凸台挤压及镦挤过程分别进行了数值模拟.模拟结果表明:采用挤镦复合工艺能够获得带直角边缘的凸台;在挤压凸台过程中,反顶杆凸起高度越大,凸台边缘圆角越小,越有利于带直角边缘凸台的成形;反顶杆凸起高度越小,凸台孔壁与端面越容易出现破裂等缺陷.根据数值模拟结果设计并制造了一套挤镦凸台试验模具,对挤镦凸台过程进行了试验验证.结果表明,试验结果与数值模拟结果基本一致;增大凸模圆角半径和使用润滑油能有效地减少裂纹的产生.     

基于有限元模拟热锻摩擦因子的镦挤变形测试法

针对金属热锻成形中准确测定摩擦因子的难题,提出了一种简单易行的摩擦因子测试方法——镦挤变形测试法.通过平上模和带有中心孔的下模使试件发生镦挤变形而成为含中心凸起的圆盘,以凸起高度和圆盘半径对摩擦因子的敏感性来表征摩擦因子;同时,采用有限元法模拟分析镦挤变形过程,并通过镦挤实验测试了在干摩擦和石墨润滑2种边界条件下试件与模具间的摩擦因子.结果表明,所得摩擦因子的测试结果与模拟结果较吻合.     

工艺参数对IN690合金管材热挤压出口温度的影响

结合等温压缩实验获得的IN690合金本构关系,建立了该合金管热挤压过程的有限元模型,该模型考虑了坯料与模具的热传导、对流换热及摩擦功与塑性功的热转换.模拟结果表明:坯料在变形区附近温度开始升高,进入变形区内急剧升高,且在模孔出口靠近芯棒处温度达到最高,芯棒附近的温度大于挤压筒附近的温度;填充挤压阶段结束时出现最大温升.分析得到了工艺参数对出口温度的影响规律:挤压速度越大,出口温度越高,速度过慢将会使出口温度下降严重;坯料预热温度越高,出口温升越小;当摩擦因数小于0.04时,摩擦因数对出口温度影响很小,但摩擦因数大于0.1时出口温度明显升高.     

触变模锻Al-7%Si/Al-30%Si合金双金属的数值模拟

采用有限元软件DEFORM-3D对半固态模锻Al-7%Si/Al-30%Si(质量分数,下同)合金复合材料过程进行数值模拟,研究复合成形过程双金属坯料的充型特征,同时探讨工艺参数对复合成形的影响规律。模拟结果表明:单金属触变模锻具有整体性变形特征,双金属触变模锻充型性能受界面传力影响,其非动模侧充型能力比单金属的弱;随着下坯料初始温度提高,界面传力增强,底部充型能力增强;下坯料初始温度过高,会导致复合界面偏靠下侧、弯曲程度大、底部出现飞边;坯料与模具之间的摩擦因素越大,复合界面弯曲和边部向上倾斜越严重;Al-7%Si和Al-30%Si合金初始温度分别为585℃和575℃,当坯料与模具之间摩擦因数较小时,上、下坯料变形协调,锻件充型饱满,复合界面水平居中,双金属模锻复合效果良好。     

氯化钠粉压体热挤压成形性能

为了解氯化钠粉压体的高温高压变形情况和成形性能,在不同挤压比、不同挤压温度以及不同坯料高度的条件下,研究了氯化钠粉压体热挤压棒材的成形情况。实验表明:热挤压成形盐棒过程中,粉压体端面上的比压力在100MPa左右。当挤压比为9.77,挤压温度为460℃,坯料高度为20mm时,成形盐棒的综合性能指标最高。造成氯化钠粉压体在热挤压条件下变形的原因除了晶体内部的螺型位错的交滑移和晶粒边界位错的攀移,氯化钠粉压体晶粒在成形过程中发生的再结晶和晶粒长大也是重要因素。     

纯铝在耐热铝合金高温变形过程中的润滑作用

采用圆环压缩法检测Al-Fe-V-Si系合金在喷射沉积高温时变形的摩擦因数,研究未加润滑剂、加石墨+机油润滑、加纯铝润滑、加纯铝+石墨+机油润滑4种条件下的摩擦因数随变形温度变化的情况,并探讨其润滑机理。研究结果表明,纯铝润滑以及纯铝+石墨+机油润滑均能有效地改善摩擦状况,其摩擦因数只有未加润滑剂时的1/3~1/4。采用纯铝润滑制备出外径×内径×长度为417 mm×340 mm×300 mm的正挤压管材,采用纯铝+石墨+机油润滑反挤制备出外径×内径×长度为520 mm×460 mm×1 000 mm的管材。     

高温合金管材挤压变形及挤压工艺的流函数法研究

针对IN690高温合金管材在挤压过程中挤压力大及预测不准等问题,以优化设计挤压工艺和参数进而实现降低挤压力、减少能耗为目标,应用流函数法建模分析挤压变形过程和建立挤压力求解模型,得到了稳定挤压时金属的速度流线.研究了挤压温度、摩擦因数和模具角度等因素对挤压力的影响规律,建立了IN690高温合金管材挤压工艺参数与挤压力的关系.以挤压力最小为优化目标,优化设计了最佳挤压温度和模具角度.     

Hastelloy G3管材热挤压模具磨损有限元分析

基于修正的Archard磨损模型,利用DEFORM-2D有限元软件分析了镍基耐蚀合金(Hastelloy G3)管材热挤压成形时挤压工艺参数对模具磨损的影响规律. 结果表明,挤压模具的磨损主要集中在锥模出口处. 模具最大磨损深度随着挤压速度、坯料预热温度的升高而降低,随摩擦因数的增大而升高. 模具表面磨损深度随着模角的增大而升高. 最佳热挤压工艺参数是:挤压速度200mm·s-1,坯料预热温度1180℃,摩擦因数0.05,界面换热系数5N·mm-1·s-1·℃-1. 此时,模具最大磨损深度为0.0515mm,模具可重复使用20次.     

工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验，获得真实应力-应变曲线，使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明，随着挤压速度和摩擦因数的增大，材料等效应力和应变均变大，变形不均匀性增大；随着槽道宽高比的变大，材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势，微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象，变形不均匀。根据模拟结果，选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验，结果显示材料的流动均匀性更好，成形过程更加稳定，所得零件表面精度显著提高。     

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式. 有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4 mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.      

多孔体材料在镦粗变形过程中表面裂纹的有限元预测

将传统的镦粗试验方法用于多孔体材料的塑性变形过程．以多孔体材料的塑性理论为基础,采用体积可压缩的刚塑性有限元法模拟多孔体材料的塑性变形过程．同时以Ｌｅｅ－Ｋｕｈｎ通过实验获得的局部应变极限准则为破裂条件,获得了在不同摩擦因子、高径比和初始相对密度条件下鼓形部位出现破裂的极限工艺参数．将模拟６０１ＡＢ多孔体材料的结果与Ｌｅｅ－Ｋｕｈｎ实验结果进行了对照．     

陶瓷3D打印挤出光固化辅助成型工艺研究

基于墨水直写式打印(direct ink writing,DIW)的3D打印技术使3D打印材料摆脱了材料属性的限制,为多种材料提供了实现增材制造的可能.为了保证打印成品件具有陶瓷材料优良的力学特性,对陶瓷材料的3D打印挤出成型过程中的各项工艺参数进行了研究.通过流体理论计算并使用Fluent对影响陶瓷材料小口径挤出过程的挤出速度、挤出口径等工艺参数进行了数值模拟,得到相关挤出工艺参数与挤出量之间的关系.基于数值模拟结果设计了包括电机挤出速度、挤出头口径、打印移动速度、打印层高度和激光固化功率为因素的试验,分析了各项工艺参数对挤出成型过程的不同影响.     

摩擦阻力对纯铝在等径弯角挤压过程中变形的影响

室温下对纯铝试样进行了等径弯角挤压(ECAE),通过对挤压后纯铝试样的宏观变形及微观形貌分析,探讨了ECAE过程中模具内壁与试样之间的摩擦阻力对试样变形的影响,得到了滞变区比例与挤压位移之间的关系．结果表明：挤压过程中试样在模具通道内角点附近形成难变形区;在模具通道外角点形成变形死区;试样的芯部变形比较均匀,为明显的剪切变形;受摩擦阻力的影响,试样顶部和底部均出现了滞变区,该区域呈轴对称分布且沿试样长度方向逐渐向试样芯部扩展;滞变区比例随挤压的进行而增大．     

双锥冲头半积极摩擦反挤压力与实验研究

通过分析双锥冲头反挤杯形件的主应力导出了双锥冲头半积极摩擦反挤压的主应力解表达式。设计了可用于实验和生产的半积极摩擦反挤压的实验装置。在实验装置上验证了轴承钢半积极摩擦反挤杯形件降低挤压力的效果。指出半积极摩擦反挤压适用于深杯、薄壁、外形尺寸大、变形抗力高和毛坯润滑不良的挤压件。     

复杂铝型材挤压成形有限体积仿真

根据型材挤压成形属于特大变形、热-力耦合、坯料头部存在变形死区等特点,采用欧拉描述有限体积法(FVM)模拟了3级复杂型材的挤压成形过程,避免了传统刚塑性有限元法无法模拟变形死区,拉格朗日描述有限变形弹塑性有限元法难以重划特大变形网格等难题．模拟过程中,采用欧拉描述FVM仿真坏料流动,采用拉格朗日描述有限元法仿真模具变形和应力,采用显式动态接触算法仿真坏料与模具之间的相互作用．确定了兼顾仿真精度和速度的有限体积网格的最小尺寸和单元最大数量,提高了计算效率;建立了6063-T5铝合金在不同变形温度下的系列热-本构-摩擦模型,获得了金属流动、力能、温度、密度变化分布．为工艺和模具参数优化提供了依据．     

不连续变形对金属塑性影响的模拟与分析

选取最优的应变速率,利用弹塑性有限元分析软件MSC MARC/AutoForge对成形过程进行数值模拟.通过模拟,分析不同摩擦系数、工况温度、材料、锻造次数以及3次不连续变形的不同下压量等重要参数对锻压过程的影响,研究工件的总等效塑性应变、所受最大成形力以及直径的增加程度.探讨了影响圆柱坯料成形和精度的主要因素,得出了对锻造成形工艺以及模具设计起重要指导作用的合理锻造工序.     

花键冷挤压成形过程凹模入口半角优化数值模拟

以花键挤压成形过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件对花键的冷挤压成形过程进行模拟;以金属流动、变形程度、成形载荷和模具磨损等作为花键成形过程中的衡量指标,分别设定15°、20°、22.5°、25°和30°的不同凹模入口半角,模拟分析对花键冷挤压成形过程的影响。模拟结果表明,凹模入口半角为20°时,花键的整体成形质量最好。