考虑界面变形条件的金属体积成形摩擦模型的研究

发布时间：2020-05-15 06:52

【摘要】： 近年来采用有限元技术对金属体积成形过程进行数值模拟得到了广泛的应用,但在用有限元模拟金属体积成形过程时,工件与模具摩擦边界条件的处理,一直被认为是一个难点,常常是通过一系列简化来处理,常用的方法有常摩擦模型和反正切摩擦模型。而在实际成形过程中,摩擦的状态是不断变化的,因此,摩擦问题是影响有限元分析精度的一个重要因素。 本文对金属体积成形摩擦的特点和主要影响因素进行了分析,在反正切摩擦模型的基础上建立了基于成形温度、单位压力和变形程度等多因素变化的体积成形过程摩擦模型,可以充分地考虑体积成形中速度、温度、单位压力和变形程度对界面的影响。采用提出的摩擦模型,对体积成形商业软件MSC.SuperForm进行了二次开发,使MSC.SuperForm对体积成形过程的分析具备考虑速度、温度、单位压力和变形程度等边界条件的影响。 采用二次开发MSC.SuperForm软件,对纯铝圆环镦粗和高温合金GH4169管材挤压过程进行了热力耦合数值模拟,比较了采用本文提出的多因素摩擦模型和常摩擦模型对圆环镦粗和管材挤压过程变形行为的影响,通过与实验结果的比较,验证了本文的摩擦模型及其参数值的正确性,也说明了多因素摩擦模型提高了有限元模拟的精度。在此基础上,对GH4169合金盘形件的成形过程进行了数值模拟,揭示了等温成型过程中金属的流动规律及锻件内部等效应变的分布规律。
【图文】：

1 Wanheim-Bay摩擦模型中的摩擦应力与法向压力和摩擦系数的im 和 Bay 发现接触面积会随着压力的增加而增加，然而改变。该模型和 Shaw 等人的模型考虑了低压时常摩擦力之间更加平滑的过渡。这些模型的物理基础是当实际，单个微凸体周围的塑性变形区域发生融合和干涉。其接近外观面积时，有效硬度迅速增加，以致于完全的接从摩擦力学的角度研究温锻温度范围内摩擦的特点及模anheim-Bay模型frσ =mα ktr描述温锻成形接触面上的摩成形摩擦有限元通用分析模型，在此基础上建立了 08F锻成形摩擦有限元分析模型[13]。 Tan利用AA6082 镦粗试验测量摩擦面积比和法向压力。5 种摩擦模型建立了模型的标定曲线，并将其与试验结的摩擦模型是：库仑摩擦模型、常摩擦模型、一般摩擦模型和经验摩擦模型等。5 种摩擦模型有限元分析摩擦验结果之间表现出极好的一致性。Xincai Tan认为摩擦

1.1 摩擦和润滑摩擦和润滑对于金属成形是至关重要的，，在大多数情况下，减小摩擦是有的，因为它减小了加工所需要的力和能量。减少在工具上施加的应力并预防属和金属的直接接触，从而延长工具寿命，改善质量控制。由于工具的约束充分，润滑剂膜太厚也会导致表面无光泽。因此，认真设计润滑系统以获得当程度的摩擦对于金属成形是至关重要的。在金属成形过程中，工具/工件界面主要有四种润滑状态：厚膜、薄膜、合膜和边界润滑（如图 2-1 所示）。a) 厚膜 b) 薄膜
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH117

【引证文献】

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1 黄艳伟;王忠金;;基于MSC.SuperForm的金属体积成形数值模拟摩擦模型的二次开发[J];锻压技术;2012年04期

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1 王会中;紫铜管旋冲缩口成形加工的数值模拟与仿真[D];电子科技大学;2011年

本文编号：2664641