金属半固态成形的数值模拟技术研究进展

数值仿真技术在半固态成形技术研究上的应用,能够有效预测成形缺陷,为工艺参数-结构参数的优化设计提供必要的场量信息。阐述了半固态数值模拟技术的理论基础和半固态流变与触变的国内研究进展和发展方向。     

5056铝合金桥形零件挤压成形研究

为得到综合性能良好的5056铝合金桥形件,采用挤压成形工艺方案并对在不同小圆角半径的凸凹模作用下桥形件的成形过程进行数值模拟和分析。结果表明:当压下量S为40 mm、成形温度为420℃、凸凹模小圆角半径r为10 mm时,挤压变形过程中桥形件的小圆角处不会出现缩口缺陷;桥形件的等效应变分布、等效应力分布较为均匀;桥形件的等效应变差值最小,等效应力最大值最低。采用优化后的工艺参数和模具对模拟结果进行实验验证,得到符合尺寸和精度要求的桥形件。     

大尺寸铝合金车轮挤压成形工艺

为实现大尺寸铝合金车轮整体挤压成形,利用空心坯料省力成形和无余料分流降载措施降低了工件成形载荷,用镦粗预制坯和去除不变形区铸造组织技术提高工件的组织均匀性。综合考虑尺寸、载荷、性能,制定了大尺寸铝合金车轮的整体挤压成形工艺。在此基础上设计、制造相应的成形模具,完成车轮的试制,验证了工艺的可靠性,为类似工件的成形提供工艺参考。     

接套体多向挤压成形工艺数值模拟研究

针对接套体的结构特点和性能要求,采用多向模锻工艺对该件进行近净成形,用三维有限元仿真软件模拟成形过程,通过分析其变形的应力、应变、温度场和加载曲线等,运用分流法成形原理,提出两种改进成形缺陷的措施,从零件成形质量、模具寿命等方面综合考虑,用增加局部余量法能够得到符合要求的锻件。从而为实际生产选用合理的工艺方案提供参考依据,具有工程实际应用意义。     

铝合金锥形壳体等温成形过程数值模拟

针对某铝合金雏形壳体的等温成形过程．用有限元数值模拟软件进行了模拟，分析了工件的金属流动、应力、应变等，为工艺参数的选取和设备选择提供了依据。     

半固态材料成形技术的研究和应用

半固态成形具有加工温度低 ,变形抗力小的特点 ,为高效低能实现金属近净成形提供了现实可能。对半固态金属加工的工艺方法进行了论述 ,以期推动其理论研究和工业应用     

7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟

分析等厚薄板件的弯曲时效应力松弛成形过程,通过应力松弛拉伸试验确定7055T7751铝合金在182 ℃下的应力松弛本构方程,应用有限元方法对该铝合金等厚薄板件的单曲率弯曲时效应力松弛成形过程进行模拟计算,分析薄板件在成形过程中应力和应变的变化情况,最后通过对比薄板件弯曲回弹的试验结果和模拟结果,说明利用该本构方程建立的有限元模型对回弹的预测有效。     

7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟

分析等厚薄板件的弯曲时效应力松弛成形过程,通过应力松弛拉伸试验确定7055T7751铝合金在182℃下的应力松弛本构方程,应用有限元方法对该铝合金等厚薄板件的单曲率弯曲时效应力松弛成形过程进行模拟计算,分析薄板件在成形过程中应力和应变的变化情况,最后通过对比薄板件弯曲回弹的试验结果和模拟结果,说明利用该本构方程建立的有限元模型对回弹的预测有效。     

TIG增材成形5356铝合金温度场数值模拟分析

用Abaqus软件结合单元生死法,建立钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)增材成形5356铝合金有限元模型,探讨层间冷却时间、增材方向及预热对温度场的影响规律,并通过实测温度验证仿真结果。结果表明:随层间冷却时间递增,第1层表面中点温度循环曲线的峰值与谷值下降;随层数增加,峰值温度先快速下降,后缓慢下降;谷值温度先快速增加,后缓慢增加。往复式增材成形可有效改善同向增材在熄弧端因热量积累导致的成形缺陷,有利于提升表面平整度。在合理温度范围内的基板预热可使温度分布更均匀。     

爆炸成形弹丸数值模拟技术研究

介绍了爆炸成形弹丸成形过程的数值模拟结果，并将Ｘ光照像和数值模拟结果作了对比分析，提出了装药结构各参数对爆炸成形弹丸性能的影响。     

半固态锌合金凝固过程数值模拟

以ZA9半固态锌合金为研究对象,研究其凝固过程温度变化及影响因素。应用Fluent软件建立锌铝合金自然对流下的凝固数学模型,获得在牛顿流体和非牛顿流体假设下自然对流液相体积分数的分布图。利用自行研制的半固态浆料凝固过程温度测试试验台,对制取的锌铝合金半固态浆料温度进行控制和记录,并对两种模型的凝固界面及试验获得的凝固过程温度场数据进行对比,验证了模拟结果的可靠性。     

7A52铝合金双丝MIG焊接温度场数值模拟

采用ANSYS的"生死"单元技术,对7A52铝合金双丝MIG焊接的热过程进行数值模拟。实现多层焊中焊缝填充的动态过程,与真实试验过程完全吻合。结果表明,7A52铝合金双丝MIG焊接过程中,焊点处的峰值温度可达到837℃。     

热力耦合数值模拟往复挤压AZ31成形过程

采用刚-粘塑性有限元法对AZ31镁合金往复挤压变形过程进行热力耦合(温度与位移相互作用)数值模拟,分析2道次往复挤压过程中等效应变速率场、等效应变场、等效应力场以及温度场的分布及变化情况。模拟结果表明:凹模细颈区与紧缩区的交接区域应变速率最大,呈弧线状分布;等体积往复挤压过程中,大变形区主要集中在细颈区靠近凹模内壁处以及镦粗一侧紧缩区靠近凹模内壁区域;挤压一侧紧缩区与细颈区的交接处应力较大,随变形的增加,应力最大值有所上升;温度场分布以细颈区中心为圆心,由高到低向外分布,在工件内形成温度梯度,高温区主要分布在细颈区中心区域。     

镁合金往复挤压过程的有限元模拟

运用刚粘塑性有限元法对AZ31镁合金3道次往复挤压过程进行热力耦合数值模拟,模拟分析往复挤压过程的变形规律。结果表明:往复挤压过程中,大变形区主要集中在从动冲头一侧的紧缩区中贴近凹模内壁的区域以及细颈区中贴近凹模内壁的区域;随着挤压道次的增加,变形体的累积应变明显增大;细颈区中贴近凹模内壁处以及细颈区与主动冲头一侧紧缩区的交界处应力较大;温度场分布以细颈区为中心,从高到低在变形体形成温度梯度。     

基于SYSWELD的铝合金角接接头激光- MIG复合焊变形模拟

采用SYSWELD有限元软件对多种夹持条件下的5mm厚的L形铝合金角接接头的激光-MIG复合热源焊接变形进行数值模拟,并与实际焊接结果进行比较。研究表明:该软件能较好地模拟L形角接接头的激光-MIG复合焊,模拟结果与实际变形偏差为10%,夹持近焊缝处和焊缝冷却到室温时卸下夹具,更利于控制L形铝合金结构的激光-MIG复合焊接变形。     

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。利用非线性有限元软件MSC.Marc对镁合金的ECAE变形过程进行有限元模拟,获得等效应变和等效应力分布规律,分析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ECAE变形的影响。结果表明:挤压力-变形时间曲线可以分为快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段;等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大;试样中部的等效应变值,大于顶部和底部;摩擦会导致变形不均匀。     

半固态AZ91D流变铸轧温度场数值模拟

从流体力学的角度出发,采用有限元方法对半固态 AZ91D 镁合金的流变铸轧过程进行了研究。数值模拟结果表明,半固态浆料温度为584℃时所设计的镁合金半固态流变铸轧过程能很好地进行,此模拟结果为确定最佳的工艺参数提供了有效的证据,同时,该研究工作能为分析半固态流变成形过程提供有益的信息。