基于有限元模拟的改良ECAP模具设计和新型挤压工艺构想

发布时间：2020-05-05 09:51

【摘要】：严重塑性变形是改变材料力学性能的有效方法。奥氏体不锈钢塑性性能优良,但屈服强度低,且无法通过热处理进行强化,严重塑性变形法能有效提高其屈服强度。而ECAP挤压因为不改变试样的外形,且能反复进行,被认为是制备超细晶奥氏体不锈钢材料的可行方法。ECAP实验通常使用小截面短尺寸的金属试样,为实现工业化大块体细晶材料的制备,需要对模具重新设计。第三章以降低挤压载荷、提高模具零件利用率、减少更换成本为目的,提出了一种改良型的底部滑动ECAP模具设计,设定简化模型的挤压速度为5mm/s,取滑块速度1、2、3、4、5、6、8、10mm/s。当滑块驱动速度为8mm/s时,挤压冲头的载荷值最低;模具实体在此基础上又将挤压载荷减少了58%。简化模型的挤压速度为5mm/s、滑块速度为8mm/s下工件的应变点循迹曲线束集度最高,应变方差最低;而模具实体挤压出的工件应变方差又降低15.4%。挤压冲头侧板内侧和半模A、B的通道脊背面是最主要的磨损区域。侧板内侧的磨损区域偏向工件的挤出方向;半模A的卡笋转角处出现了磨损红区;底模座靠近垂直通道的部分微小区域也出现磨损。ECAP工艺的优化总是为提高挤压效率、降低试样表面损伤而服务的。平行双通道模具能让试样产生更剧烈的镦挤变形。第四章将通道间互挤工艺引入平行双通道模具,两道次平行双通道挤压后的试样A比传统4道次单通道B_C路径挤压后的试样C的应变水平降低了17.9%,表面损伤更高,且应变方差降低了65.7%。两道次互挤后的试样B比4道次单通道B_C路径挤压后的试样C拥有更高的应变匀度和应变均值,且表面损伤区域要小很多。初始4道次单通道B_C路径ECAP挤压会使试样C的应变匀度随着道次数增加而降低,应变均值上升速率保持在1/道次左右;B_C路径的积累表面损伤较B路径和C路径更缓慢。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG375.41

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本文编号：2649927