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6063大口徑無縫鋁管擠壓成形過程的熱力耦合數(shù)值模擬

2016-06-28 點擊數(shù):1820
金屬塑性成形過程模擬是實現(xiàn)在短周期內(nèi),以低成本設計出參數(shù)合理的模具,生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù),它可以實時描述整個金屬塑性成形過程,而要成功實現(xiàn)擠壓成形工藝的過程模擬,依賴于許多因數(shù)據(jù)分析帶來較大誤差。 進一步分析表明:不論試驗時試件端面是否有潤滑,用鼓度推 算摩擦因子,二者終修正后的真實應力一應變曲線非常接近, 表明試驗中的潤滑條件對該方法的影響可以忽略不計;然后給 出AA6O63鋁合金高溫時的粘塑性本構(gòu)方程模型并回歸出方程中 的系數(shù),回歸曲線與試驗數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)高達0.99。 將上述試驗所得本構(gòu)方程作為有限元模擬時的材料模型, 太原理工大學碩士學位論文 在DEFORM一3D平臺上對AA6O63鋁管平面分流組合模熱擠壓成形 工藝進行熱力藕合模擬,通過對成形過程應力、應變場和溫度 場分析,揭示了擠壓成形的金屬流動規(guī)律,對工藝和模具設計 具有一定的理論指導意義和實際應用價值。素:包括本構(gòu)關(guān)系、初始坯料高徑比、型材和模具尺寸、摩擦、溫度、沖頭速度等。其中,本構(gòu)關(guān)系是影響模擬結(jié)果準確性的重要因素之一。 壓縮試驗是用來確定材料流動應力—應變曲線(流動曲線)常用的方法,但即使在潤滑條件下,模具和試件界面間的摩擦也會不可避免地導致試件出現(xiàn)鼓肚,從而影響了流動曲線的準確性。由于試件變形終了的尺寸是容易被測量的,根據(jù)試件變形終了和小直徑定義鼓度θ,本文采用數(shù)值模擬和壓縮實驗相結(jié)合的方法,由鼓度θ估算摩擦因子(鼓度法),然后去除摩擦因素的影響,終得到AA6063的真實流動曲線和本構(gòu)方程。 首先,用DEFORM-3D對鋁合金AA2017初始高徑比H/D為1 太原理工大學碩士學位論文 和1.5的兩圓柱體試件進行墩粗模擬試驗,得到相應兩組鼓度 與摩擦因子、應變、高徑比間的關(guān)系曲線,并給出回歸方程, 又對多組材料做模擬試驗,發(fā)現(xiàn)鼓度與摩擦因子間關(guān)系受材料 軟硬冷熱的影響不大,所得關(guān)系曲線具有廣泛適用性,可作為 估算摩擦因子的標定曲線,進而依據(jù)鼓度數(shù)據(jù)來修正流動應力。 其次,在Gleeble一1500熱模擬機上,對17組AA6063鋁合金試 件(H/D=l .5)進行了熱塑性試驗,利用上述H/D=1 .5時的標定曲 線估計出該材料圓柱體墩粗試驗時接觸面上的各組摩擦因子大 小,再利用主應力求解公式剔除試驗中摩擦的影響,獲得應變 速率為2.5、4、6.4、10,變形溫度為400oC,440’C,4800C, 520℃條件下的真實流動應力曲線,分析表明未經(jīng)修正的應力值 比真實應力值高出百分之十八,因此對其修正是十分必要 的。

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