超硬铝合金无缝管材挤压成形工艺优化

为了揭示大型铝合金无缝管材挤压成形中的关键技术问题,以7075铝合金为例,采用刚黏塑性有限元法分析工艺参数对铝合金管材挤压成形过程的影响。研究结果表明:随着成形温度增加,挤出模口处所受附加拉应力逐渐降低,但过高挤压温度反而会增大黏附力;随着挤压速度增大,所需挤压载荷明显增加,且管材挤出过程中金属变形流动的均匀性随之降低;在挤压温度为430℃、挤压速度为2 mm/s时进行工艺实验,一次性成形大型铝合金无缝挤压管材,且所得制品的表面质量良好,符合使用要求。     

6061铝合金反向热挤压工艺参数优化及其模拟

利用GLeeble-1500热模拟试验机对6061铝合金进行单轴压缩试验,采用ABAQUS软件对6061铝合金在不同温度和不同挤压速度的成形过程进行数值模拟,分析各种工艺参数对挤压过程的影响.模拟的结果表明,在挤压速度2 mm/s、挤压温度和模具预热温度420 ℃条件下,挤压力随时间变化曲线、出料口温度都与实验较接近,通过模拟发现在挤压速度15 mm/s、挤压温度和模具预热温度350 ℃条件下,出料口温度为488.4 ℃,制品横截面温度梯度差较小.观察跟踪点处温度和应变随时间变化曲线,发现金属在死区和模具出口附近温度最高,应变达到最大值.     

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。     

挤压速度对Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压过程 影响的数值模拟

采用Deform-3D有限元软件,对样品初始温度为900℃的Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压在0~5 mm/s的下压速度范围内进行了数值模拟。模拟计算结果表明：在相同的挤压速度下,试样通过转角后的温度降低速率减小;挤压速度越大,挤压过程所需的荷载越低,应变累积越小,等效应力越低,应力集中现象越少,挤压过程中试样的温降越小;本研究条件下,挤压速度值选定为5 mm/s。     

GH4169合金管材正挤压工艺优化的数值模拟

结合GH4169在不同温度、应变速率下的真应力-应变曲线,应用Msc.Superform有限元软件对GH4169合金管材正挤压进行了数值模拟,系统分析讨论不同挤压参数对挤压过程的影响.结果表明:GH4169合金管材可以通过热正挤压成形,当挤压速度为100 mm.s-1和300 mm.s-1,模角为20～30°,坯料预热温度为1040～1 050℃时,以及在良好的润滑条件下可以获得优化可控的挤压工艺.     

成形速度对7075半固态模锻组织均匀性的影响

在半固态模锻过程中,经常会出现液相偏析现象,使零件出现"弱点"或"弱区",这些"弱点"或"弱区"通常又是潜在的裂纹源和服役条件下失效的起因。为了分析研究半固态模锻液相偏析的影响因素,应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了成形速度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律。在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了成形速度对7075铝合金杯形件半固态模锻组织均匀性的影响。模拟和实验结果表明:成形速度越高,充型越不平稳;在压头温度400℃、成形比压50 MPa、合金温度628℃的条件下,随着成形速度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当成形速度为5mm/s时,杯形件的液相偏析度高达18.2%。     

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.     

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.     

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.     

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。     

管材开式冷挤压中挤压力的数值模拟

在管材挤压过程中,挤压力对工件成形起到了十分关键的作用,采用有限元软件Deform-3D进行模拟分析,探讨了挤压成形过程中各个参数对挤压力的影响程度,从而达到优化参数的目的.     

焊合室高度对平面分流组合模挤出成型的影响

运用QForm数值模拟软件,分别对5种不同焊合室高度的模具进行模拟,分析了平面分流组合模焊合室高度对铝型材挤压成形的影响.模拟结果显示,随焊合室高度的增大,模具应力、焊合室内静水压力、模芯Z向位移和挤压力均增大,型芯与分流桥桥底结合部位的应力集中现象更加显著,焊合室底部的应力分布更均匀.本文通过QForm软件所得结论为模具结构参数选择提供参考.     

AZ31镁合金无缝管挤压动态再结晶数值模拟研究

通过热压缩实验得出温度在300~450℃,应变率为0.01~1 s-1时的应力-应变曲线,建立了AZ31镁合金的动态再结晶模型。该模型用于AZ31镁合金无缝管挤压过程中动态再结晶过程的数值模拟,并通过金相观察得以实验验证。结果表明,在挤压速度确定的情况下,挤压温度对动态再结晶分数的影响最为明显。随着挤压温度的升高,动态再结晶体积分数明显增大。预测的动态再结晶体积分数与实验结果吻合。     

6061铝合金等温挤压工艺参数优化及粗晶环机理研究

借助THERMORESTOR-W热模拟实验机对6061铝合金反向挤压制品试样进行单轴压缩试验、采用金相组织观察分析及DEFORM商业有限元软件等手段,优化6061铝合金等温挤压工艺参数并对粗晶环产生机理进行了初步的研究。结果发现,在挤压速度10mm/s,挤压温度和模具预热温度400℃及出料口温度为453℃条件下,制品横截面温度梯度差较小,基本实现等温挤压;通过对反向挤压制品的金相观察及有限元模拟,发现粗晶区晶粒的长大主要是微应变诱导晶粒的再结晶长大。     

7075-T6高强度铝合金温热条件下的拉深成形性能

采用温热拉深试验方法研究了在50~250 °C范围内,温度、压边力和成形速度对高强度铝合金7075-T6成形性能的影响.结果表明：在等温条件下,7075 T6的极限拉深比随着温度升高而先增后减;在差温条件下,极限拉深比随着温度升高而增大,当温度超过150 °C时,其极限拉深比较等温条件的大;随着温度升高,拉深成形所需要的力降低;在等温或差温条件下,虽其极限拉深比的差别较大,但其杯形件厚度的变化规律基本一致;当压边力为5 kN,速度为10 mm/min时,试样的成形性能最佳.     

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.     

高强度铝合金热挤压件表面质量的预测

表面质量是衡量高强度铝合金挤压件性能的重要指标之一.掌握有关控制表面质量的机理有助于更好地降低生产残余,提高生产率,降低费用和节省能源.挤压速度、挤压毛坯的温度、型腔温度、模具的表面粗糙度以及挤压毛坯的化学成分是影响热挤压件表面质量的主要因素.常见的挤压件表面缺陷包括表面裂纹、晶粒粗大、初熔和模痕等.从再结晶、表面裂纹、等晶粒挤压三个方面对铝合金挤压件表面质量进行有限元模拟,将分析结果与实验观察相对照.     

铝合金反向冷挤压凹模内壁压力研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,利用5种铝合金,研究分析反挤压凹模内壁压力最大值与凸模单位压力之间的关系,并获得两者之间的数学表达式.利用正交实验,分析得到坯料高径比、摩擦状况以及挤压速度等因素对反挤压凹模内壁压力影响较小.最后进行试验验证,结果表明,利用数值模拟与实验这两种手段得到的公式互相吻合.     

铸造工艺参数对7075/6009铸锭外层合金厚度的影响

采用双流浇注半连续铸造技术制备了7075/6009梯度复合铝合金铸锭,分析了内、外熔体温度、铸造速度、节流片孔径大小、内导管插入深度等工艺参数对铸锭外层厚度的影响,结果表明：内熔体温度的升高、内导管插入深度的增加及节流片孔径的增大都将显著减小铸锭外层厚度,当内熔体温度从680 ℃升高到780 ℃,内导管插入深度从0 mm增大到15 mm,节流孔径从1.6 mm增大到1.8 mm时,7075/6009复合铸锭的外层合金厚度分别可减小38.8 %、30 %和42.2 %;而外熔体温度的升高及铸造速度的增大对减薄铸锭外层厚度不明显;同时探讨了铸造工艺参数对凝固液穴形成和铸锭外层厚度的影响机制。