挤扭过程中应变量对纯铜组织性能影响

运用有限元模拟软件MSC.Marc对纯铜挤扭工艺进行研究,分析挤扭变形过程、应变分布以及挤压道次对应变分布的影响。结果显示,变形可分为变形开始、完全充满、逐步挤出3个阶段。1道次成形后试样中心应变量较小,边缘处相对较大;随着挤压道次的增加,试样中心、边缘应变量均显著增大。采用自行设计的挤扭模具,在室温下进行纯铜的多道次挤扭试验。试验结果表明,应变量较大的边缘处晶粒变形较为剧烈,硬度值也相对较高;挤压道次增加,应变量增大,晶粒变形剧烈,硬度值愈高。     

等径角挤扭工艺的研究

针对等径角挤压（ECAP）工艺和挤扭（TE）工艺中,材料变形不均匀,1道次变形获得的应变量不够大的缺点,将2种工艺有机结合,提出了等径角挤扭（ECAPT）工艺。利用UG和DEFORM-3D软件进行几何造型和有限元模拟,研究变形过程、应力应变分布和载荷变化,并用纯铝进行2道次ECAPT实验,测量试样显微组织和力学性能的变化。结果表明,ECAPT使组织产生更大的应变量,随着行程的增加,载荷增大,在TE通道平稳阶段达最大值,试样头部挤出TE通道后载荷降低;材料的宏观形貌同模拟结果一致,显微组织发生了明显细化,其中第1道次z面和第2道次y面细化效果明显;力学性能得以较大提高,屈服强度由43．31MPa提升至52．19MPa,抗拉强度由71．30MPa提升至130．38MPa。     

纯铝等径角挤扭新工艺变形

等径角挤扭(ECAPT)是结合等径角挤压(ECAP)和挤扭(TE)两种典型的大塑性变形(SPD)工艺而产生的一种新型细晶材料制备技术。利用刚塑性有限元技术对纯铝1100ECAPT工艺变形特征进行模拟研究,获得了等效应变和等效应力的大小及分布规律,分析了挤压载荷随变形时间的变化规律及其对试样变形的影响。结果显示,在模具拐角和螺旋通道处,等效应变得到有效积累,最终呈层状分布,且相对较为均匀,应变分布均匀性也得到一定改善,等效应力在上述两处区域达到最大。采用纯铝进行室温3道次ECAPT实验,测量试样显微组织和力学性能的变化。结果表明,实验结果与模拟结果具有较好的一致性;晶粒得到了明显细化,屈服强度、抗拉强度与显微硬度等力学性能得到明显提高,但试样塑性略有降低。     

新型大塑性变形复合挤扭过程数值模拟分析

针对挤扭（Twist Extrusion,TE）过程试样变形不均匀,结合挤扭和挤压工艺提出了复合挤扭（Composite Twist Extrusion,CTE）新型大塑性变形工艺。运用有限元分析法对纯铝在室温下进行数值模拟,获得了应力应变分布,载荷行程曲线,并对工艺进行改进消除了头部难变形区域。结果表明复合挤扭工艺可以有效地降低均匀系数,改进后的工艺可以获得变形均匀的试样。     

纯铜电极精铸数值模拟分析

纯铜铸件铸造工艺难以掌握,容易产生缩孔、缩松等缺陷。根据铸件特征,进行浇注系统设计及冒口计算,分析实际生产中铸件产生缺陷的原因。应用数值模拟软件,验证理论分析的可行性。对比几种浇注系统,根据温度场、固相率云图预测铸件缺陷,优化出最佳工艺方案,并进行实际验证。基于最优工艺方案,生产出合格铸件,其电导率达到56MS/m,符合技术要求。     

镦挤变形的数值模拟

建立了镦挤变形的模式，采用上限元技术模拟了镦挤变形的全过程，并讨论了摩擦和模口尺寸等参数对变形力和金属流动的影响。     

基于数值模拟的等通道转角扭挤工艺参数优化设计

对AISI-4140材料的等通道转角扭挤过程进行数值模拟,将扭转角β、背压P、摩擦因子μ和挤压速度v作为挤压工艺参数,以平均等效塑性应变εm、平均等效塑性应力σm、最大损伤值δmax作为优化设计目标。运用追踪点法和灰色系统理论的灰色关联度优化工艺参数,最终使设计目标值达到εmmax、σmmax、δmmianx。结果表明,在施加背压的条件下,ECAPTE工艺使变形材料迅速地形变累积,最大损伤值显著地减小,使剧烈塑性变形材料组织的晶粒获得显著细化。     

齿轮温挤精密成形工艺数值模拟

为了降低齿轮的成形力,在研究闭式镦挤成形齿轮法的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮温挤径向导流——约束分流两步成形工艺方案,采用三维大变形弹塑性有限元法对以闭式镦挤和以温挤径向导流——约束分流两步成形方式的成形情况进行了数值模拟分析。得到了新工艺成形过程的应力分布图以及载荷——形成曲线。数值分析结果表明：约束分流成形与闭式成形相比可明显降低成形力,有利于金属的流动,保证了齿形充填良好,改善模具受力条件,提高成形工件的质量。     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

减速顶滑动油缸体温挤工艺的数值模拟

采用温挤压成形工艺生产减速顶滑动油缸体时,冲头经常会出现磨损和断裂失效。本文采用基于ＡＮＳＹＳ软件的二维弹塑性热力耦合数值模拟系统,对该工艺进行数据模拟,得到了变形过程中的金属流动、工件及模具的应力场、应变场和温度场的变化,并根据这些结果对冲头失效的原因进行了分析。     

行星圆柱齿轮正挤压成形数值模拟与试验研究

针对卡车轮边减速器中行星圆柱齿轮提出一种正挤压成形工艺。为了获得更好的齿轮正挤压工艺参数,采用正交试验设计和有限元模拟对齿轮正挤压成形工艺参数进行多目标优化。以最大成形载荷、齿轮塌角高度、锻件最大损伤值和模具磨损为评价指标,研究了凹模入模角、工作带长度、毛坯直径系数、挤压速度和摩擦系数对齿轮成形结果的影响。采用综合平衡分析法确定了显著影响因素并确定了最佳取值,即凹模入模角35°、毛坯直径系数1.20、挤压速度70 mm·s-1。经工艺试验验证,优化后的正挤压成形工艺能够生产质量合格的齿轮。     

电机轴台阶挤压成形的数值模拟及实验研究

由于电机轴台阶直径变化量不大,且台阶间以小圆角过渡。提出了采用高效、节材的开式冷挤压工艺代替传统切削加工工艺成形电机轴台阶的方法,分析了电机轴台阶开式冷挤压的两种成形方法:一步法与两步法。数值模拟及实验研究表明:一步法开式冷挤压成形电机轴工艺只能在小的变形程度(ε<3%)下获得成功,且不能得到较满意的圆角;证明了电机轴台阶两步挤压成形的可行性。     

异型铜带连续挤压过程的数值模拟研究

利用DEFORM-3D软件对异型铜带的连续挤压扩展成形过程进行三维有限元数值模拟,分析金属的流动规律、速度、应力、应变分布。模拟结果表明,采用常规连续挤压工装模具结构会在产品横截面上产生很大的速度差,中间流速快,两边流速慢。通过对模腔结构的优化设计,使金属流动趋于均匀。在TLJ400连续挤压机上进行了异型铜带的连续挤压工艺试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好。     

纯铝粉末多孔材料等通道转角挤压数值模拟及实验

采用体积可压缩刚粘塑性有限元法,对纯铝粉末多孔烧结材料的等通道转角挤压过程进行数值模拟,获得了挤压过程试件内部变形场、静水应力场及相对密度场的分布。研究结果表明,等通道转角挤压对粉末多孔材料具有强烈的致密效果。分析认为,挤压过程所提供的高静水压力状态和大剪切变形,是孔隙得以有效焊合的关键。对纯铝粉末烧结材料进行的实验结果表明,试样经过一次挤压后,主要变形区组织剪切变形特征明显,内部的孔隙基本闭合,组织明显细化,材料的力学性能显著提高。     

大口径三通挤压模数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验对大口径高钢级三通管件热挤压成形工艺过程中的关键工序——压包工序的成形模具进行了研究,并对模具重要参数——凹模入口圆角进行了合理定性、定量分析,研究结果对此类模具设计与制造有一定的指导作用。     

铜连续挤压的有限体积法数值模拟

对铜母线连续挤压过程的几何模型进行简化,基于MSC.Superforge软件平台,对铜母线连续扩展成形过程进行了数值模拟,确定了压下量为铜杆料直径的25%时为压实轮对铜杆压下量的最佳值,分析了铜连续挤压成形过程中坯料在挤压轮沟槽内的温度分布,指出在铜的连续挤压过程中,坯料的温度上升主要源于坯料的塑性变形.结果显示,铜坯料作用在腔体挡料块上的压力高达528～600 MPa,在坯料镦粗段前偶尔会发生折叠回流,这是造成连续挤压产品表面产生较大气泡和冷拔时断线质量缺陷的重要原因之一.为了避免金属流动造成的产品质量缺陷并提高腔体的使用寿命,应对腔体、挤压轮进行优化设计.     

T型异型材气辅口模挤出胀大的数值模拟和实验研究

文章建立了描述塑料异型材气辅挤出成型过程的理论模型,对T型异型材气辅口模挤出成型过程进行了三维等温数值模拟和实验研究。研究表明,相对于传统挤出成型而言,气辅挤出不仅有效减小挤出胀大,而且能精确控异型材的形状及尺寸,有利于实现高速高效高质量的异型材挤出成型。此外,还研究了工艺及物性参数对异型材挤出胀大的影响,揭示了其影响机理及规律。     

电极端子冷挤压成形数值模拟与工艺研究

以管坯镦锻和径向挤压理论为基础,制定了电极端子冷挤压成形工艺。运用有限元软件Deform-3D进行了冷挤压成形过程的模拟,通过对金属流动速度场分析,揭示了电极端子冷挤压过程中金属流动规律和充填规律。另外,得到了载荷与凸模行程的关系曲线。最后参照模拟的工艺参数进行了工艺实验,实验结果与模拟结果吻合,验证了整个工艺过程的可行性。