新型B路径的等通道转角挤压工艺
发布时间：2021-01-12 18:56
通过Deform-3D有限元软件,对一种新型B路径下的2024铝合金进行等通道转角挤压数值模拟。分析了等效应变大小及其分布规律,得到新型B路径下铝合金的变形特点。利用等通道转角挤压实验,验证了2024铝合金在新型B路径下变形模拟的可信性。结果表明:多道次等通道转角挤压后,新型B路径下的变形效果剧烈并且变形更均匀,试件均匀变形区扩大,头部、尾部也得到了充分变形;由于各方向上等效应变梯度的变化,等效应变均匀性随着道次的增加呈现出先上升、后下降的趋势。通过实验与仿真结果的对比发现,由于头部与主变形区的等效应变值接近,头部不会产生明显的翘曲。
【文章来源】：锻压技术. 2020,45(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
ECAP原理图
BC路径是在相邻两道次之间将试件沿固定方向旋转90°，如图2a所示。B路径作为在BC路径的基础上发展出的一种新型路径，其基本原理是在BC路径的基础上，每两道次将工件倒转一次，如图2b所示。试件采用尺寸为10 mm×10 mm×70 mm的2024铝合金。挤压温度为20℃，挤压速度为1.3 mm·s-1。将试件视为塑性体，冲头下模视为刚性体。网格划分为四面体单元格，单元数为32000个。由于ECAP过程中变形较大，会导致网格畸变，因此，当网格畸变干涉为单元边长的0.7倍时，自动划分网格。摩擦模型选用剪切摩擦模型，因采用二硫化钼润滑，摩擦系数选为0.1。考虑到每道次挤压过后试件长度会发生一定改变，采用设置终止条件的方式控制模拟停止，终止条件为冲头上板下表面和下模上表面的距离为0。试件、模具尺寸以及各挤压参数均与实验条件相同。
根据单道次ECAP后的纵截面等效应变分布特点，可将试件的变形划分为3个区域，如图3所示。Ⅰ区为试件与冲头接触的部分，该部分不会通过剪切变形区，因此等效应变值最低。Ⅱ区为均匀变形区，该区域为试件的中部区域，由于该部分在通过剪切变形区的过程中，充分受到纯剪切力的作用，发生大塑性变形，因此，该区的等效应变值最高，区域范围也最大。Ⅲ区为小变形区，该区为试件头部，由于试件头部最先通过剪切面，剪切变形不是特别充分，造成该区的等效应变值偏低。图4为两种路径下试件经过8道次ECAP后的纵截面等效应变分布云图。由图4a可知，经过BC路径在8道次ECAP后，试件尾部产生了较大变形，使得主变形区面积减小，而头部的等效应变值低，说明该部分未发生充分变形。在图4b中可以观察到，试件的头部与尾部均发生充分变形，其等效应变值与主变形区接近，并且主变形区面积比BC路径下的范围更大，8道次ECAP后，试件的主变形区约占整个截面的70%。两种路径下，纵截面的等效应变分布不同的原因为:试件挤压两个道次即要倒置一次，使得试件可以从不同的两个方向通过剪切变形带，因此，试件两端承受的剪切变形量接近。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同路径下等通道转角挤压变形规律研究[J]. 孙安娜,何涛,霍元明,东星倩,高建烨. 塑性工程学报. 2019(06)
[2]等径角挤压道次对7075铝合金组织和腐蚀性能的影响[J]. 丁文文,李涛,吴何畏. 锻压技术. 2019(09)
[3]挤压温度及路径对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金等通道角挤压组织及性能影响[J]. 滕步刚,李丙,陈冠希,徐文臣. 塑性工程学报. 2019(02)
[4]等径角挤压力分析及实验研究[J]. 左治江,张宇辉,文亮. 锻压技术. 2018(03)
[5]等通道转角挤压制备超细晶材料的研究与发展[J]. 章震威,王军丽,张清龙,史庆南. 材料导报. 2017(01)
[6]变形路径对ECAP变形影响的有限元分析[J]. 张金龙,赵西成,吕振林,谢辉. 塑性工程学报. 2016(04)
[7]大塑性变形技术在工业领域的应用研究进展[J]. 任伟杰,林金保. 材料导报. 2015(07)
[8]等通道转角挤压7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报[J]. 吴跃,陈文琳,杨栋. 塑性工程学报. 2014(06)
[9]等通道挤压对2A12铝合金组织性能的影响[J]. 张会,王同乐,王玉梅,王永善. 热加工工艺. 2014(11)
[10]改进型ECAP路径对Al-Mg2Si原位复合材料组织与力学性能的影响[J]. 边丽萍,梁伟,马建,张文利,薛晋波,王红霞,赵兴国. 中国有色金属学报. 2011(08)
本文编号：2973355
【文章来源】：锻压技术. 2020,45(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
ECAP原理图
BC路径是在相邻两道次之间将试件沿固定方向旋转90°，如图2a所示。B路径作为在BC路径的基础上发展出的一种新型路径，其基本原理是在BC路径的基础上，每两道次将工件倒转一次，如图2b所示。试件采用尺寸为10 mm×10 mm×70 mm的2024铝合金。挤压温度为20℃，挤压速度为1.3 mm·s-1。将试件视为塑性体，冲头下模视为刚性体。网格划分为四面体单元格，单元数为32000个。由于ECAP过程中变形较大，会导致网格畸变，因此，当网格畸变干涉为单元边长的0.7倍时，自动划分网格。摩擦模型选用剪切摩擦模型，因采用二硫化钼润滑，摩擦系数选为0.1。考虑到每道次挤压过后试件长度会发生一定改变，采用设置终止条件的方式控制模拟停止，终止条件为冲头上板下表面和下模上表面的距离为0。试件、模具尺寸以及各挤压参数均与实验条件相同。
根据单道次ECAP后的纵截面等效应变分布特点，可将试件的变形划分为3个区域，如图3所示。Ⅰ区为试件与冲头接触的部分，该部分不会通过剪切变形区，因此等效应变值最低。Ⅱ区为均匀变形区，该区域为试件的中部区域，由于该部分在通过剪切变形区的过程中，充分受到纯剪切力的作用，发生大塑性变形，因此，该区的等效应变值最高，区域范围也最大。Ⅲ区为小变形区，该区为试件头部，由于试件头部最先通过剪切面，剪切变形不是特别充分，造成该区的等效应变值偏低。图4为两种路径下试件经过8道次ECAP后的纵截面等效应变分布云图。由图4a可知，经过BC路径在8道次ECAP后，试件尾部产生了较大变形，使得主变形区面积减小，而头部的等效应变值低，说明该部分未发生充分变形。在图4b中可以观察到，试件的头部与尾部均发生充分变形，其等效应变值与主变形区接近，并且主变形区面积比BC路径下的范围更大，8道次ECAP后，试件的主变形区约占整个截面的70%。两种路径下，纵截面的等效应变分布不同的原因为:试件挤压两个道次即要倒置一次，使得试件可以从不同的两个方向通过剪切变形带，因此，试件两端承受的剪切变形量接近。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同路径下等通道转角挤压变形规律研究[J]. 孙安娜,何涛,霍元明,东星倩,高建烨. 塑性工程学报. 2019(06)
[2]等径角挤压道次对7075铝合金组织和腐蚀性能的影响[J]. 丁文文,李涛,吴何畏. 锻压技术. 2019(09)
[3]挤压温度及路径对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金等通道角挤压组织及性能影响[J]. 滕步刚,李丙,陈冠希,徐文臣. 塑性工程学报. 2019(02)
[4]等径角挤压力分析及实验研究[J]. 左治江,张宇辉,文亮. 锻压技术. 2018(03)
[5]等通道转角挤压制备超细晶材料的研究与发展[J]. 章震威,王军丽,张清龙,史庆南. 材料导报. 2017(01)
[6]变形路径对ECAP变形影响的有限元分析[J]. 张金龙,赵西成,吕振林,谢辉. 塑性工程学报. 2016(04)
[7]大塑性变形技术在工业领域的应用研究进展[J]. 任伟杰,林金保. 材料导报. 2015(07)
[8]等通道转角挤压7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报[J]. 吴跃,陈文琳,杨栋. 塑性工程学报. 2014(06)
[9]等通道挤压对2A12铝合金组织性能的影响[J]. 张会,王同乐,王玉梅,王永善. 热加工工艺. 2014(11)
[10]改进型ECAP路径对Al-Mg2Si原位复合材料组织与力学性能的影响[J]. 边丽萍,梁伟,马建,张文利,薛晋波,王红霞,赵兴国. 中国有色金属学报. 2011(08)
本文编号：2973355
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