ECAP中摩擦和背压对纯铜变形和组织的影响

采用有限元软件Deform-3D对纯铜等径角挤压(equal channel angular pressing,简称ECAP)过程进行数值模拟,分析不同摩擦条件下载荷变化、等效应力和等效应变的分布情况,并对纯铜微观组织进行观察;同时模拟不同背压条件下材料的变形过程,分析塑性变形区的应变速率和等效应变分布情况.结果表明:随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大,但对载荷在变形过程中的变化趋势影响不大;等效应力和应变分布不均匀;试样的晶粒细化程度变大但分布均匀性下降;背施加压有利于减小塑性变形区,等效应变分布更加均匀,材料的变形均匀性提高.     

ECAP条件下纯铜应变行为的等效应变规律及变形均匀性

借助DEFORM-3D软件对圆型纯铜试样的ECAP变形行为进行有限元模拟,分析试样沿A、Ba 、Bc及C路径各经9道次变形后的等效应变规律及变形均匀性.结果表明,试样沿Bc路径挤压后等效应变值最接近理论应变值,沿A路径挤压后等效应变值偏离理论应变值最大;试样沿Bc路径挤压变形均匀性最好,Ba路径次之,沿C路径挤压变形均匀性较差,A路径最差.     

Ti-6Al-4V合金等径转角挤压有限元分析

运用点迹跟踪法对Ti-6Al-4V合金进行600℃等温条件下的等径转角挤压有限元模拟,探讨其跟踪点的等效应力、等效应变及温度场,分析挤压速度和摩擦系数对挤压过程的影响.结果表明:试样越靠近模具内角点部位的应变率带越狭窄,变形时间越短,则应变率越高;靠近模具内角点或外弧线处的变形过程不稳定且出现振荡;在挤压过程中,因塑性变形热使得试样内部温度急剧升高,最高升幅达100℃以上,对挤压有利且至关重要;在挤压模具转角处,速度和摩擦热对试样的应力场和温度场的核心区域分布影响显著.     

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．     

不同路径等通道转角挤压镁合金的结构与力学性能

为了研究等通道转角挤压时不同工艺路径对镁合金微观结构及性能的影响 ,采用模角φ =12 0°的模具 ,以A ,BA,BC,C四种工艺路径对AZ31镁合金进行了等通道转角挤压 ,分析测试了室温下挤压试样的微观结构及性能 .结果表明 ,相比于A ,BA,C路径挤压 ,BC 路径挤压容易实现较多的挤压道次和变形量 ;多道次挤压后 ,镁合金的晶粒得到显著细化 ,力学性能也显著改善 ,但不同路径的影响不同 .当挤压 12道次时 ,BC,BA 路径挤压试样的屈服强度显著下降 ,延伸率大幅度提高 ;A ,C路径挤压试样的屈服强度变化较小 ,延伸率的提高幅度也小 .     

等通道转角挤压-扭转的纯铜变形行为模拟

采用DEFORM-3D有限元模拟软件对纯铜等通道转角挤压-扭转(ECAP-T)进行模拟研究,研究变形过程中试样的等效应力和等效应变分布及变形路径对等效应变分布的影响,对变形后晶粒的细化效果进行分析.结果表明:相对于单纯ECAP变形,ECAP-T具有更大的应变量和更好的晶粒细化效果;多道次挤压后试样沿Bc路径的等效应变分布最均匀,沿A路径较差;ECAP等效应变主要集中在试样的中心部位,但ECAP-T等效应变主要集中在试样表面;ECAP-T变形后沿Bc路径的晶粒细化均匀性最好,Ba路径次之,A路径最差,且变形后试样纵截面上外侧点的变形均匀性比中心处好.     

功能梯度材料Timoshenko梁的非线性大变形分析

采用打靶法研究了两端不可移简支功能梯度Timoshenko梁在横向非均匀升温下的大挠度弯曲问题.在精确考虑轴线伸长和基于一阶横向剪切变形理论的基础上建立了功能梯度Timoshenko梁受热-机载荷作用时的几何非线性控制方程,其中功能梯度梁的材料性质采用了沿厚度方向按照幂函数连续变化的形式.用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得了横向非均匀升温时Timoshenko梁的静态非线性大变形数值解.绘出了梁的变形随温度载荷及材料梯度参数变化的特性关系曲线,并分析和讨论了温度载荷及材料的梯度性质参数对梁变形的影响.结果表明,由于材料的非均匀性,功能梯度梁中存在拉-弯耦合变形.     

T型模头熔体流动与模具变形耦合的数值模拟

为了研究T型模头熔体出口的流率均匀性,利用计算流体动力学软件Polyflow对一种T型模头内的熔体流动和模具变形进行了耦合数值模拟.结果表明:模具流道表面沿模具厚度方向的变形在挤出方向和模具宽度方向均为非线性变化,造成熔体出口流率均匀性与不考虑模具变形的理论设计结果相差较大;随着挤出量增加,狭缝沿模具厚度方向的变形增大,熔体出口流率均匀性降低;随着模具厚度增加,狭缝沿模具厚度方向的变形减小,熔体出口流率均匀性提高.     

花键轴振动挤压成形试验研究

针对花键轴挤压成形制造效率低、模具所受载荷大的问题,采用了一种新的振动辅助挤压成形工艺,并进行了花键轴成形试验、微观组织分析和硬度测试,揭示了成形载荷的主要影响因素及金属流动规律。试验设备为振动挤压机床,采用模数为1.75、齿数为10的花键轴挤压模具对直径为17.9mm、材料为AISI1045A的棒料进行了振动挤压成形试验,模具每进给1mm便回程0.5mm,振动频率分别取10、15和20Hz。结果表明:相比于直接挤压,振动挤压成形过程的成形力可降低将近25%,原因是在模具回程过程中润滑油得以流入模具与坯料的接触面,重新生成油膜,从而减小了摩擦力;在试验频率范围内,成形载荷随振动频率的提高而增大;振动挤压成形花键轴具有表面质量高、成形速度快、材料流动均匀的优点,且沿轴向齿顶圆直径变化小,成形精度高;与传统的直接挤压成形相比,振动挤压成形花键轴齿型部位的硬度降低了近10%,有利于成形。     

高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

径向载荷作用下的管道塑性失效力学模型与实验分析

针对野外埋地敷设的输油管道发生断裂、泄漏等较大破坏时,使用管道挤压截流装置,将管道快速压扁以阻断流油的问题,运用塑性变形理论和虚功原理,建立了一个受均匀径向载荷作用下的管道挤压变形模型,并且对管道塑性变形进行了分析计算,得到了管道挤压所需的载荷量。并使用18 mm宽度的刀口对325 mm×6 mm的X60钢管进行挤压实验,得到了管道挤压的载荷位移曲线。将得到的实验数据与理论数据进行对比和验证,理论数据与实验数据结果吻合。该模型可用于计算不同规格管道挤压所需的载荷量,为管道抢修工作提供理论和实践参考。     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM‐3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

铝合金无缝管挤压成形过程的数值模拟与分析

针对铝合金无缝管的挤压成型工艺,设计7075铝合金无缝管的挤压模具和穿孔针,建立有限元分析模型,利用DEFORM V6.1有限元软件的数值模拟与仿真计算,分析不同挤压温度和速度对挤压力、内部温度场、应力分布的影响.结果表明, 7075铝合金无缝管挤压模拟过程中,挤压温度在400℃～500℃的范围内,挤压速度在5 mm/s～8 mm/s的范围内,挤压速度和挤压温度都对挤压力的大小有较大的影响.挤压速度越高时,挤压温度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度越高时,挤压速度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度升高,挤压筒内未产生大变形区域等效应力降低,管材靠近模孔处附加拉应力增大;挤压速度升高,应变分布不均匀性增大.为获得高品质的7075铝合金无缝管,应严格对挤压温度-速度工艺进行调控,并控制好管材出模孔温度.     

颗粒增强金属基复合材料挤压性能的研究

研究了挤压变形对颗粒增强铝基复合材料微观组织的影响和挤压成形的力能变化规律．结果表明，该材料挤压载荷随行程呈阶段性变化特征，温度每升高４０℃，单位挤压力降低大约４０～６０ＭＰａ．挤压变形有助于细化增强体颗粒体积，促进颗粒分布均匀化．经热挤压后，颗粒沿挤压方向呈定向分布，断裂颗粒不再成为损伤     

等通道转角挤压(ECAP)工艺的研究进展

对等通道转角挤压技术的基本原理和近年来的最新研究进展进行综述. 对挤压过程中晶粒细化机理和变形机理、影响挤压效果的因素分析认为,降低挤压温度、增加背压、减小入口摩擦并适当加大出口摩擦可以有效增加材料组织的均匀性. 认为ECAP加工后材料内部大角度晶界数的增加导致变形机制的改变,晶界滑移导致晶粒转动趋势的增加,这2方面的原因是产生超塑性的主要原因. 提出从单晶材料的织构层面揭示材料的微观组织演变及定量计算多晶体的宏观性质是今后的研究方向.     

变锥角挤压成型双金属复合管件研究

本文应用Deform对双金属管挤压过程进行分析.通过使芯棒锥角小于凹模锥角实现了内层金属在挤压过程中所受来自外层金属的侧向力降低,避免了内层坯料发生破裂.最后我们还对挤压过程中的速度场,应变场以及载荷进行了分析,得出此种模具结构下速度场分布均匀;在凹模锥角不变,芯棒锥角发生变化的情况下,芯棒锥角的合理值为50°,而载荷的大小随着锥角的增加而增大.     

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。     

非均匀升温下Timoshenko夹层梁热过屈曲精确数学模型及其数值解

在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得两端不可移简支夹层梁在横向非均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出梁的变形随温度载荷变化的特征关系曲线,分析和讨论材料和几何参数对梁变形的影响.结果表明:梁在均匀加热下不产生拉-弯耦合变形及弯曲变形.在均匀升温条件下,梁的中点无量纲挠度与升温的关系曲线为热过屈曲平衡路径;当升温为横向非均匀的情况下,中心挠度与平均升温之间的关系曲线表现出热弯曲变形的特点.横向剪切变形随梁的长细比增大而显著减小,随变形程度的增大而增大.     

微滴喷射法制备植物乳杆菌微胶囊的试验研究

通过对6005A合金铸锭均匀化制度和挤压工模具结构进行调整,来改善挤压制品的晶粒组织结构,进而达到提高6005A铝合金汽车梁挤压制品的力学性能及稳定性的目的。试验结果表明,适当调整铸锭均匀化制度以及减少模具工作带长度,对减轻挤压制品再结晶层厚度有明显作用,即当铸锭均匀化制度调整到510 ℃、保温6 h,降低模具工作带长度至3 mm时,可明显降低挤压型材制品再结晶层厚度,使型材组织更加均匀细小。型材T6状态下屈服强度由274 MPa提升到298 MPa,抗拉强度由291 MPa提升到313 MPa,断后伸长率则由9%提升到15%,达到稳定辊弯加工成形性的目的。     

模具外接圆弧角对纯铝ECAE影响的有限元分析

运用有限元方法对纯铝的等径弯角挤压（ECAE）过程进行了模拟计算,探讨了挤压通道外接圆弧角φ对挤压载荷及试样变形均匀度的影响．结果表明：随着φ角的增加,通道壁支反力的水平分量随之增大,有助于试样的变形流动,从而降低挤压载荷的大小;试样在剪切变形区所受到的滑动摩擦力也随φ角的增加而增大．同时,由于φ弧段的存在,试样底部产生弯曲变形而形成不均匀变形区。均使等效应变分布的不均匀度增加．