AZ31镁合金双向挤压有限元模拟与实验分析

采用有限元软件Deform-3D模拟和实验相结合的方法对AZ31镁合金双向挤压过程进行分析.研究发现,有限元模拟能真实反映镁合金挤压变形过程中的变形行为、应力应变分布状态以及不同工艺参数对挤压力的影响,并对挤压变形过程中的墩粗阶段、转角剪切阶段和挤压比变形区域的显微组织进行了分析与讨论.     

新型等径角挤压工艺下的5052 铝合金变形行为的有限元模拟

目的采用新型复合大塑性变形技术正挤压-等径角挤压工艺(FE-ECAP),研究5052铝合金在室温条件下的变形行为。方法基于有限元分析软件DEFORM-3D,在FE-ECAP工艺下对5052铝合金进行有限元模拟,研究变形过程中挤压载荷、等效应变、金属流动速度等场量的分布规律。结果 5052铝合金在FE-ECAP变形过程中,挤压载荷曲线呈双峰形态分布,在挤压模口附近达到第一次峰值,第二次出现在转角处,挤压载荷值为347 k N,同时也是整个挤压过程的最大值;经过FE-ECAP变形后,等效应变大量累积,使得主要变形区达到了高度均匀的变形状态;坯料外转角处金属的流动速度值大于内转角处的流动速度值。结论根据以上结果分析,在FE-ECAP工艺下,为使变形坯料性能优越,应尽量提高坯料变形的均匀性。     

不同背压方式对静液挤压过程影响的模拟研究

目的研究两种常用的背压方式在静液挤压工艺中对材料变形过程的影响。方法通过选取合理的背压工艺和压力数值,减小静液挤压过程中坯料的拉应力区域,降低材料开裂的风险。基于有限元分析(FEA)软件ANSYS,采用压力加载的方式对顶杆背压和静水背压静液挤压工艺中坯料内部应力应变分布以及材料流动性能的影响开展分析和讨论。结果两种背压方式均存在临界值,适当的压力范围可以抑制裂纹,并且可以获得较好的挤压样品;顶杆背压较静水背压更明显地抑制了轴向拉应力,但会导致其余两项拉应力的滋生;静水背压对三向拉应力都有一定的抑制效果。结论顶杆背压适合于在塑性材料的大挤压比加工中抑制表面纵向裂纹的萌生,也适用于塑性一般的材料的静液挤压变形;静水背压对三向拉应力都有一定的抑制作用,适用于加工变形能力较差的材料。     

摩擦系数对不同截面纯锆单道次ECAP变形影响的有限元模拟与实验验证

利用商业有限元软件Abaqus模拟不同截面形状纯锆试样在不同摩擦系数条件下单道次等通道转角挤压变形。模拟结果表明,摩擦系数对挤压载荷有明显影响,随着摩擦系数的增大,截面形状对挤压载荷的影响越来越小。同时发现,随着摩擦系数的增大,Z面等效应变分布均呈减小趋势,且圆形试样减小幅度大于方形试样,说明摩擦及圆形截面有助于工业纯锆的均匀变形;对X面的等效应变分布分析发现,摩擦系数对圆形试样X面等效应变分布影响不大,方形试样X面变形均匀性随摩擦系数的增大而减小。考虑到摩擦会导致挤压力过大,因此在挤压过程中应适当减小摩擦系数,并选择圆形截面试样。     

孔挤压过程中孔边应力应变演化规律的试验与模拟研究

该文采用挤压棒直接挤压的方法对LY12CZ铝合金进行孔挤压试验,测试了在不同过盈量、不同润滑条件下挤压时挤压力和孔边应变变化曲线。建立三维有限元模型,对挤压过程开展了数值模拟。结合试验和模拟结果,揭示了挤压过程中孔边应力应变的演化和分布规律;挤压力的变化特征以及摩擦系数和过盈量对挤压力的影响;孔的深度方向切向应力在挤压过程中的分布及孔边残余压应力的来源与演变。模拟值与试验测量值吻合良好,验证了有限元模拟的可靠性。     

7050铝合金等通道转角挤压的有限元模拟及力学性能

采用有限元技术模拟7050Al合金等温等通道转角挤压过程,得到摩擦系数、挤压速度和挤压转角等挤压参数对7050Al合金变形区的应变分布和挤压载荷的影响规律.结果表明:挤压转角和摩擦系数对材料变形区的应变和挤压载荷的影响较大,挤压转角越小、摩擦系数越大时材料变形区的应变值越大,挤压载荷也越大;挤压速度对材料的应变和挤压载荷的影响很小.对经过挤压的材料进行拉伸实验,结果表明:在挤压初期,材料的抗拉强度随挤压次数的增加而很快增加,此后随挤压次数增加基本达到一恒定值,挤压转角越小材料的强度值增加越大.在单次挤压后,材料的延伸率很快下降,此后随挤压次数增加延伸率有回升的趋势.     

粉末冶金难变形材料热静液挤压技术进展

综述了热静液挤压技术在烧结态粉末冶金难变形材料挤压成形与粉末体高致密化固结方面的研究进展。简述了热静液挤压工艺原理、工艺特点与适用范围,分析了热静液挤压润滑层形成的影响因素,介绍了热静液挤压润滑介质研制和热静液挤压技术在粉末冶金高比重钨合金、γ-TiAl基合金材料的挤压成形以及纳米晶铝合金、弥散强化铜合金、NdFeB永磁合金等金属粉末体材料的高致密化固结成形方面的应用,指出了热静液挤压工艺的技术优势与发展前景。     

难变形材料热静液挤压复合精密塑性成形工艺

目的 研究热静液挤压及其复合塑性变形工艺在高密度钨合金、钨铜合金、钛基复合材料及镁合金薄壁细管等难变形材料方面的制备。方法 通过对高密度钨合金难变形材料进行热静液挤压及旋转锻造等塑性成形,分析了材料在成形过程中的微观组织及性能变化规律和强化机制,制备出大长径比穿甲弹弹芯材料。在此基础上,将该复合塑性变形技术拓展至两相不互溶材料钨铜合金、钛基复合材料及大长径比镁合金毛细管等难变形材料方面的制备。结果 热静液挤压及其复合塑性变形工艺在粉末冶金难变形材料的致密化方面具有显著优势,获得材料不仅致密度高,而且有效实现了控形控性;对于镁合金薄壁细管成形而言,也可以实现组织与性能的有效调配,同时材料的精度较高。结论 热静液挤压及其复合塑性变形工艺在难变形材料的制备与成形方面具有独特的优势与广阔的应用前景。     

大挤压比薄壁件复合挤压成形工艺过程的数值模拟

采用等温复合挤压工艺成形大挤压比薄壁件,并应用DEFORM对大挤压比薄壁件的复合挤压过程进行有限元数值模拟,分析成形过程中的变形力及金属流动规律.根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,也可预测大挤压比薄壁件复合挤压变形时产生的缺陷.     

模具在工件反挤压过程中的变形模拟研究

模具在金属塑性成形过程中起着十分重要的作用.就一般而言,模具在金属成形过程中的变形被忽略,将之视为刚性体.然而在金属精密成形中,模具的变形对成形件的尺寸精度将产生较大的影响.利用SuperForm软件针对模具在工件挤压过程中的变形进行了有限元数值模拟,对这一问题作了初步分析与探讨,为工厂实际生产的工艺制定、模具设计提供理论参考与依据.     

基于DEFORM-3D大型挤压筒温度场的仿真分析

在金属静液挤压成形工艺中,挤压筒与模具的预热工艺(预热温度、加热及保温时间)对金属挤压成形过程以及挤压制品的力学性能有着重要影响。本工作采用DEFORM-3D软件对40 MN卧式静液挤压机的挤压系统的温度场进行了有限元仿真,给出了挤压系统的稳态、瞬态温度场以及挤压筒内表面的瞬态温度分布;并对挤压筒内表面的温度进行了实验验证,测试结果表明,挤压筒内表面温度分布与仿真结果非常吻合,相对误差小于5%。因此,本工作所建立的温度场仿真模型为大型挤压系统预热工艺参数的确定以及挤压系统自身结构优化提供了一个有效的理论依据。     

不同轧辊尺寸下40Cr/Q345双金属环件成形过程有限元分析

目的 研究不同轧辊尺寸对40Cr/Q345双金属复合环件热辗扩成形过程的影响规律,并分析环件在辗扩变形过程中内、外层区域的协调变形机理,使辗扩完成后的双金属环件整体变形和温度分布趋于均匀。方法 基于ABAQUS有限元模拟软件,使用动态显式算法,建立双金属环件径-轴向轧制三维热-力耦合有限元模型,采用直径为70、90、110、130、150、170 mm的芯辊尺寸和直径为400、500、600、700、800 mm的驱动辊尺寸,分别研究两个主要的成形辊尺寸对双金属环件热辗扩成形过程的影响。结果 在研究的轧辊尺寸范围内,随着芯辊直径的减小,双金属环件整体温度分布趋于均匀,其变形均匀性明显提高,其中,环件外层40Cr金属塑性变形明显降低,内层Q345金属塑性变形显著升高;随着驱动辊直径的增大,环件整体温度分布均匀性有所降低,变形均匀性略有提高。结论 在双金属环件热辗扩成形过程中,较小的芯辊尺寸能够提高环件整体的温度分布均匀性,并能有效提高内层Q345金属的塑性变形程度,使环件整体变形更加均匀。较大的驱动辊尺寸会略微降低环件的温度分布均匀性,并通过改变内、外层金属的塑性变形程度使环件整体变形趋于均匀。     

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。     

An analysis to plastic deformation behavior of AZ31 alloys during accumulative roll bonding process

In present investigation, the plastic deformation behavior of an AZ31 alloy during accumulative roll bonding (ARB) process was analyzed by the rigid-plastic finite element method (FEM). The finite element simulations were performed relying on the true stress–true strain behavior of the experimental alloy obtained through hot-compression testing. The equivalent plastic strain and shear strain were predicted throughout the sheet thickness. Moreover, the influence of the friction between roller/sheet and sheet/sheet on the strain distribution was analyzed. The effect of temperature on the equivalent plastic strain was also characterized. The results indicated that any increase in friction coefficient ended to an increase in equivalent plastic strain and strain gradient. Furthermore, it was found that as the temperature increased the accumulated strain decreased. This was resulted in more homogeneous deformation throughout the sheet thickness.     

Role of Friction in Cold Ring Rolling

1. Introduction Cold ring rolling is a main technology used to manu- facture various precise seamless ring shape parts. It has been increasingly used in many industrial fields such as bearing, machine, automobile, petrochemicals, aeronau- tics, astronautics and atomic energy because of its many technical superiorities such as considerable saving in en- ergy and material cost, high quality, high efficiency, and low noise, etc. To research and develop advanced precise cold ring rolling technolog…     

The hydrostatic extrusion of polymethylmethacrylate

The hydrostatic extrusion behaviour of two grades of polymethylmethacrylate (PMMA) is reported and an analysis of the mechanics of the extrusion process is presented. Although the maximum degree of deformation achieved is considerably lower than that obtained for crystalline polymers, the process mechanics are controlled by the same factors (i.e. the billet-die friction, and the effects of strain rate and pressure on the material flow stress). A method for equating the effects of pressure and friction is described, following the work of Tabor on the adhesive mechanism of friction in polymers. This method gives a friction coefficient in the range 0.1 to 0.2 for the hydrostatic extrusion of PMMA, compared to values in the region 0.03 to 0.08 for crystalline polymers, suggesting conditions of boundary lubrication. The relatively high values of friction for PMMA are consistent with the requirement for careful preparation of the billet surface prior to extrusion, and the observation of the stick-slip phenomenon during extrusion. The differences between the grades of PMMA in both extrusion behaviour and tensile drawing behaviour are explicable in terms of their different glass transition temperatures.     

Finite element modeling of the linear friction welding of GH4169 superalloy

In the present paper, finite element method (FEM) simulation of linear friction welding (LFW) GH4169 superalloy was carried out using ABAQUS software. The friction coefficients of GH4169 superalloy under different parameters (friction load, friction velocity and specimen temperature) were obtained using the friction and wear experiments. A two-dimensional (2D) coupled thermo-mechanical model was established. Using this model, the temperature fields of GH4169 superalloy during LFW process was firstly investigated. Based on the shearing and extrusion deformations during LFW process, the mises stress and the equivalent plastic strain fields of LFW GH4169 superalloy at different welding times were studied. The actual LFW process of GH4169 superalloy was recorded using a high speed camera. The surface temperature fields of joint were experimentally observed using an infrared thermal imaging instrument. Axial shortening and macroscopic morphology of linear friction welded joint obtained from experiments validated the simulation results. Finally, by consideration of the temperature fields of the simulated welded joint, the authors experimentally investigated the microstructure of the actual welded joint.     

膨胀管塑性膨胀过程摩擦问题研究

关于膨胀管膨胀过程中的摩擦问题,目前还没有文献考虑各因素对摩擦因素的影响,而摩擦因素对膨胀管的膨胀过程有直接的影响.根据膨胀管膨胀过程塑性成形特点,分析了膨胀管膨胀过程摩擦力的构成,讨论了管材材料、膨胀速度、膨胀锥表面状态、膨胀率等因素对摩擦因素的影响.在此基础上建立了膨胀过程摩擦力学模型,并用有限元建立了一个N80实体膨胀管模型验证膨胀管膨胀过程中摩擦因素对套管膨胀过程的影响,给出了摩擦因数分别为0.1,0.15,0.2,0.25,0.3时的等效应力云图.通过对等效应力云图分析发现,摩擦因数大于0.25时膨胀管内出现了明显的犁沟,而摩擦因数小于0.25时膨胀管内不会出现犁沟.有限元计算结果与膨胀管实际膨胀过程特点相吻合,在摩擦因素较大时很容易出现犁沟而使摩擦力增加.因此,在设计膨胀工艺时,应综合考虑各种情况,降低摩擦因素,以满足实际的工程需求.     

高速切削时摩擦系数对切削影响的数值模拟

高速切削加工中,刀屑间的摩擦系数对切削产生重要影响．由于刀屑接触的复杂性,它们之间的摩擦系数很难确定．为了探究高速切削时,刀具与切屑间摩擦系数对切削的影响,采用有限元通用程序ABAQUS／STANDARD对不同摩擦系数下切削过程进行数值模拟．通过对Mises应力和加工表面节点垂直方向位移的比较,得出刀屑间的摩擦系数对剪切角有较大影响,摩擦系数增大,剪切角随之减小．高速切削既能够提高切削效率,又能提高加工精度．     

塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展

塑性有限元法已经成为研究金属体积成形的重要方法。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;综述了金属体积成形过程中锻造、挤压和轧制工艺有限元模拟的国内外最新应用进展,并分析了有限元法在不同工艺中应用的未来发展方向。最后总结了塑性有限元法在金属体积成形领域未来发展的难点和趋势。