文档介绍：第卷第期稀有金属材料与工程., .
芷月’
铝合金等通道多转角挤压过程的
三维有限元模拟
吕哲,郑立静,于燕,李焕喜,高文理
.北京航空航天大学,北京
.湖南大学,湖南长沙
摘要:对铝合金等通道多次转角挤压.,简称过程中的变形行为进行三维有
限元模拟, 。为开发多道次工艺的模具设计、工艺
参数提供理论指导依据。
关键词:等通道多次转角挤压:有限元分析;等效应变:铝合金
中图法分类号: 文献标识码: 文章编号:——
世纪年代末前苏联学者等【提出了同挤压路径下获得的微观结构不同。目前,大部分变
等通道弯角挤压, 形方式都是每挤压一次需从模具中拔出试样,再重新
艺。年代后,】发现利用该技术可放入模具进行下一道次挤压,针对这种情况采用多道
以使材料产生大应变从而细化多晶材料的晶粒。由于次的模具可以提高效率。
该工艺能够累积较高的应变从而制备具有微纳米结铝合金是一种高强度的航空航天用铝合金,
构的块状超细晶材料,因而引起了全球材料学界的广目前己做过一些应用法提高铝合
泛关注。是目前最具工业化前景的剧烈塑性变金性能的研究探索,,但是鲜有从有限元模拟角度
形方法之一,但要转化为成熟的工业化工艺还需要较来研究工艺对铝合金影响的报道。本研
长时间的研究探索,因此深入研究和开发工艺究使用三维有限元软件模拟了铝合金单道次挤
十分必要。示意图如图所示。压过程,在此基础上设计了针对不同路径的二道次剪
切变形的模具,并模拟了铝合金在模具中的挤
压过程。旨在优化工艺以提高铝合金性
能。

实验
所用材料是铝合金,其弹性模量为,
泊松比为.。将铝合金加热到℃保温
之后空冷退火,对退火后的试样进行标准压缩试验,
得到本构关系见图。图是本研究设计的种模
具, 以及它们与种不同路径的对应关系,为了方便
观察种路径转角情况,给出模具的剖面图。
图示意图在模拟过程中将材料假定为刚塑性,并满足
. 屈服准则。试样尺寸为×。方柱形
材料在模拟过程中通常采用二维简化模型来计算,。
等人【~】的研究结果表明,亚晶的位针对圆柱形材料,采用三维有限元模型,使用四面体单
相角和角度分布都随着挤压道次的增加而增加,要获元来划分网格,划分网格后单元数为。为利于金
得大角度等轴晶的晶粒结构,需要反复挤压多次,不属的流动,设置转角外角处的倒角半径为。压头
收稿日期:.
作者简介:吕哲,男,年生,硕士,北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京,电话:,: ..
稀有金属材料与工程第卷
日∞∞占∽
和模具都设置为刚性。压头下压速度为./。根据图列出了铝合金单道次过程中不同
的实验结果】,挤压速率较小时, 阶段的变形情况。图为初始状态; 图试样头部
挤压过程中试样温度升高不明显。因此,在本研究中忽与通道转角完全接触, 即将被挤出转角;图、
略了温度变化的因素,整个模拟过程均在室温℃下是试样在头部被完全挤出转角后不同时间的变形情
进行。采用剪切摩擦模型,摩擦因子为.。况。从图中可以看出,头部的等效应变分布很不均
匀,图中红线圈住的部分在通过转角时没有发生剪
切变形,因此其等效应变在整个变