AZ91镁合金等通道转角挤压有限元分析

以AZ91镁合金为研究对象,建立了等通道转角挤压三维模型。运用DEFORM-3D有限元软件进行了模拟,分析了温度和摩擦条件对AZ91等通道转角挤压过程中的等效应变、挤压力的影响。结果表明:试样在两通道转角处的变形较剧烈;随着温度的升高,等通道转角挤压所需要的最大挤压力变小;摩擦系数越大,等效应变变化梯度越大,塑性变形均匀性越低。     

摩擦条件对高强铝合金ECAP变形作用的有限元模拟

应用三维金属塑性成形模拟软件DEFORM-3D,对高强铝合金等通道转角挤压(ECAP)变形过程中摩擦力的作用进行了有限元模拟。计算模拟结果表明,挤压过程中载荷-位移曲线可分为快速增加、载荷稳定、快速增加、载荷稳定及快速下降5个阶段。摩擦系数越大,变形载荷越大;摩擦系数从0到0.3,最大载荷增加了2.1倍,所消耗的功增加了1.3倍,摩擦条件下,载荷一部分用于克服摩擦阻力,一部分用于材料变形,增大了能耗,同时减少了模具使用寿命。此外摩擦系数大,材料平均等效应变基本不变,而芯部应变不均匀程度增大。因此在等通道转角挤压的过程中,应保证挤压凹模内壁表面光洁、使用合适的润滑剂,以减小摩擦,减小载荷,从而改善晶粒细化及组织的均匀性效果。     

6061铝合金等通道挤压工艺数值模拟

采用有限元技术模拟6061铝合金在室温下等通道转角挤压(ECAP)过程,分析了模具圆心角、摩擦因数对ECAP过程的影响。结果表明,圆心角减小,试样等效应变值增大且较为均匀,但是挤压载荷增加;摩擦对载荷的影响明显。单道次挤压后,试样变形不均匀。     

摩擦条件对高强铝合金单次ECAP作用的有限元模拟

对高强铝合金等通道转角挤压(ECAP)单次变形过程中摩擦力的作用进行了有限元模拟.结果表明,随着摩擦因数的增大,其变形载荷不断增大,所消耗的功也不断增大,心部应变不均匀程度增大,而材料平均等效应变保持基本不变.挤压过程中载荷-位移曲线可分快速增加、载荷稳定、快速增加、载荷稳定及快速下降5个阶段.当摩擦因数从0到0.30时,最大载荷提高了2.1倍,所消耗的功增加了1.3倍.因此在等通道转角挤压的过程中,应保证挤压凹模内壁表面光洁、使用合适的润滑剂,以减小摩擦和载荷,从而改善晶粒细化及组织的均匀性.     

ECAP中摩擦因数对7075铝合金变形及组织的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金等通道角挤压(ECAP)过程进行数值模拟,分析了不同摩擦条件下载荷变化、变形行为以及等效应力应变分布情况,并利用7075铝合金动态再结晶模型对微观组织变化过程进行了预测。结果表明,随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大甚至成倍增长,且载荷值波动加剧,试样"端部效应"减弱,等效应力应变分布不均匀;试样中部稳定变形区晶粒随挤压道次增多而不断细化,试样与通道接触部位形成晶粒细小区,经过4道次挤压后,摩擦因数为0.4时稳定变形区的晶粒比摩擦因数为0.1时的细小。     

摩擦对6061铝合金等径角挤压变形的影响

应用Deform-3D软件,对6061铝合金的等径角挤压过程进行了数值模拟,研究了摩擦对挤压过程的影响,并分析了挤压过程中挤压力的变化以及应力和应变的分布情况。等径角挤压试验在1000kN压力机上进行,测定了实际挤压载荷,并采用不同的润滑剂对摩擦的影响进行了研究。结果表明,6061铝合金的等径角挤压变形过程中应力和应变呈不均匀分布,摩擦对挤压过程有着重要的影响。摩擦因数越大,挤压力越大,变形越不均匀。另外,对模拟结果进行了试验验证,结果基本一致。     

摩擦系数对等通道转角挤压工艺影响的有限元分析及试验研究

采用ANSYS软件建立了等通道转角挤压有限元模型,对试样与模具接触面间不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟,获得了摩擦应力、试样与模具内部应力的变化及分布规律。以AZ31镁合金为试验对象,进行了等通道转角挤压试验,将模拟分析结果与试验结果进行了对比。结果表明,等通道转角挤压过程中,试样与模具间的摩擦系数对摩擦应力、试样变形及弹性应力均有重要影响。随着试样与模具接触面摩擦系数的增加,试样与模具表面会产生较大摩擦应力,导致试样与模具内应力分布不均匀。摩擦应力、材料内部应力大小及分布区域随着摩擦系数的增加而增加。     

基于不同模具结构设计的TB2合金等通道弯角挤压有限元分析（英文）

采用有限元数值模拟方法研究了不同模具结构设计对TB2合金(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)等通道弯角挤压过程的影响。与传统模具几何设计特点相比,新型等通道弯角挤压模具设计的内转角半径要大于外转角半径且均与模具内壁相切。针对模具不同内转角半径和外转角半径对等通道弯角挤压过程的影响,分析了TB2合金等通道弯角挤压过程的变形行为和应变均匀性。结果表明,随着内转角半径分别从1 mm升高至3,5,7和9 mm,TB2合金等通道弯角挤压后的应变均匀性更好和挤压载荷明显增大,较小的外转角半径能够使TB2合金挤压后获得较好的应变均匀性。综合内转角半径和外转角半径的有限元分析结果,当外转角半径为4 mm,内转角半径为5 mm时,TB2合金经等通道弯角挤压后具有最为理想的应变均匀性分布。     

Equal Channel Angular Extrusion of TB2 Alloy under Different Die Designs by Finite Element Method

采用有限元数值模拟方法研究了不同模具结构设计对TB2合金(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)等通道弯角挤压过程的影响。与传统模具几何设计特点相比,新型等通道弯角挤压模具设计的内转角半径要大于外转角半径且均与模具内壁相切。针对模具不同内转角半径和外转角半径对等通道弯角挤压过程的影响,分析了TB2合金等通道弯角挤压过程的变形行为和应变均匀性。结果表明,随着内转角半径分别从1 mm升高至3,5,7和9 mm,TB2合金等通道弯角挤压后的应变均匀性更好和挤压载荷明显增大,较小的外转角半径能够使TB2合金挤压后获得较好的应变均匀性。综合内转角半径和外转角半径的有限元分析结果,当外转角半径为4 mm,内转角半径为5 mm时,TB2合金经等通道弯角挤压后具有最为理想的应变均匀性分布。     

双向挤压与等通道复合变形模型的有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,对其进行了双向挤压与等通道复合变形模型的数值模拟计算,分析了模具转角对金属流动状态、等效应力、应变与挤压力的影响,并定量的分析了等效应变分布的不均匀程度。结果表明:AZ31镁合金经过双向挤压与等通道复合变形后发生了剧烈的塑性变形,应力主要集中在模具转角剪切区,且能有效的获得高的均匀等效应变值。     

NUMERICAL SIMULATION STUDY ON DEFORMATION UNIFORMITY OF EQUAL CROSS SECTION LATERAL EXTRUSION

Equal cross section lateral extrusion (ECSLE) is an effective method realizing pure shear deformation.The influence of friction factor on the deformation uniformity of ECSLE was investigated with rigid plastic finite element method.The result shows that the non-uniform deformation in extrusion is caused mainly by the friction between workpiece and die.The higher the friction factor is.the more uneven plastic deformation resulted in extruded workpiece.The relation curve of deformation uniformity vs. friction factor was drawn based on the analysis result. The curve can be used as a basis of ECSLE process design.     

Die structure optimization of equal channel angular extrusion for AZ31 magnesium alloy based on finite element method

Three-dimensional(3D)geometric models with different corner angles(90°and 120°)and with or without inner round fillets in the bottom die were designed.Some important process parameters were regarded as the calculation conditions used in DEFORMT M-3D software,such as stress—strain data of compression test for AZ31 magnesium,temperatures of die and billet,and friction coefficient.Influence of friction coefficient on deformation process was discussed.The results show that reasonable lubrication condition is im...     

Effect of extrusion wheel angular velocity on continuous extrusion forming process of copper concave bus bar

The continuous extrusion forming process for producing large section copper concave bus bar under different extrusion wheel angular velocities was studied by three-dimensional finite element technology based on software DEFORM-3D. The rigid-viscoplastic constitutive equation was employed in the model. The numerical simulation results show that the deformation body flow velocity in the die orifice increases gradually with the increase of the extrusion wheel angular velocity. But slippage between the rod and extrusion wheel occurs when the extrusion wheel angular velocity is high. The effective stress near the die orifice enhances gradually with increasing extrusion wheel angular velocity. High stress is concentrated in adjacent regions of the flash gap. The effective strain gradient is greater near the abutment than that near the die orifice. The effective strain of the product increases gradually with increasing extrusion wheel angular velocity. In the deformation process, the deformation body temperature increases remarkably due to friction and deformation. So the cooling is necessary in the region of the die and tools.     

面向应变均匀性和成形力的等径道角挤压模具结构参数优化

面向等径道角挤压成形应变均匀性和成形力,以3003铝合金为研究对象,采用有限元法分析不同模具外角、内角、内角半径挤压变形的等效应变均匀性和挤压成形力。研究结果表明:外角ψ对等效应变均匀性影响显著,而内角φ主要对挤压成形力影响较大,内角半径r对二者影响不明显。因此采用合理的模具结构参数,既可以提高应变均匀性,又能降低挤压成形力。基于正交试验分析得到了模具结构参数为:ψ=40°,φ=105°,r=1.5 mm,这为研究试样宏观塑性变形与细化晶粒微观组织演变规律、模具结构设计参数提供理论依据。     

模具外角对等通道转角挤压纯铝变形过程的影响

模具外角对等通道转角挤压(ECAE)变形过程影响较大,文章利用有限元软件(MSC.Marc)模拟研究了模具外角对ECAE过程中等效应变、变形机理的影响。模拟结果表明,模具外角Ψ>0°～30°的范围内,等效应变的分布较为均匀;当模具外角Ψ>30°时,等效应变的分布越来越不均匀;当模具外角Ψ=0°～90°范围内逐渐增大时,试样的变形机理由单一剪切变形逐渐变为剪切变形与弯曲变形相结合的复合变形行为。为了验证模拟结果,对大尺寸纯铝进行了等通道转角挤压实验(模具内角Ф=90°,模具外角Ψ=30°),纯铝实验应变值的分布与大小和模拟应变值的分布与大小近似吻合。由光学显微组织可知,经ECAE挤压一次后,变形试样组织较为均匀,晶粒得到一定程度细化。     

往复挤压变形ZK60镁合金应变分布的有限元数值模拟

利用有限元法研究ZK60镁合金在多道次往复挤压过程中的应变分布。为优化往复挤压工艺,研究摩擦条件和模具结构尺寸对ZK60合金总等效塑性应变分布的影响。结果表明：ZK60合金试样经往复挤压后内应变分布不均匀。试样两个端部的应变量低于试样中间部位的应变量。工艺参数对应变分布的影响很大。试样和模具间的摩擦不利于试样内应变量的均匀分布,因而应尽量降低摩擦。为了提高应变量的均匀分布,应该使用较大的过渡圆角半径和较低的挤压角度。     

可压缩材料轴对称和平面应变单位挤压力之间的关系

在轴对称子午面和平面应变变形平面几何尺寸相同、外摩擦一致的前提下，利用有限元法、滑移线法和实验方法探讨了可压缩材料轴对称正挤和平面应变正挤间单位挤压力的关系。结果表明，轴对称单位挤压力与平面应变单位挤压力间的比值是一个数值范围，Px＝(1．2—2．1)Pp；该比值与相对密度、挤压比、摩擦条件以及材料状态有关。     

不同工艺参数对大口径厚壁无缝钢管垂直挤压过程的影响

针对火电、核电设备使用的基础构件大口径厚壁无缝钢管,利用有限元模拟软件Deform-3D对钢管的垂直挤压过程进行数值模拟,通过改变挤压比、凹模锥角等参数对其等效应力、等效应变、温度场及载荷进行分析。结果表明:随着挤压的进行,坯料等效应力、等效应变及载荷都是先逐渐增加后趋于平稳;随着挤压比以及凹模锥角的变化,等效应力、等效应变及载荷也发生不同程度的变化;并且当挤压比为6、凹模锥角为30°时最有利于坯料的成形。     

6061合金双向等通道挤压金属流动规律研究

摘 要: 采用数值模拟和实验验证的方法研究了双向等通道挤压过程金属流动规律,发现双向等通道技术能够在材料内部造成剧烈的剪切变形,具有晶粒细化和形变强化作用,可以通过调整摩擦系数对变形过程进行调控。6061合金A、B两种路径四道次双向等通道挤压发现,双向等通道具有强烈的形变强化作用,在相同道次下,B路径等效应变量大于A路径。     

Uniformity and continuity of effective strain in AZ91D processed by multi-pass equal channel angular extrusion

AZ91D magnesium alloy was processed by equal channel angular extrusion（ECAE）. The influence of extrusion temperature, extrusion pass and extrusion route on the ultimate strength of the extruded billet was analyzed. The process of multi-pass extrusion was simulated with the method of finite element analysis, and the continuity and uniformity of effective strain in multi-pass extrusion were investigated. The results show that extrusion pass plays the most important role in improving the ultimate strength of AZ91D magnesium alloy, the extrusion route is the second, and the extrusion temperature is the last, From the numerical simulation, there exists the continuity of the accumulated deformation in multi-pass extrusion and the effective strain increases linearly. The tendency of the strain uniformity is different in multi-pass extrusion with extrusion routes. The results of experiment agree with those of numerical simulation.