基于压力加载的双金属复合棒材静液挤压工艺模拟研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Moon_____light
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双金属包覆材料是由两种不同性能的金属结合而成的一种复合材料,它兼具两种组元金属的优点,弥补了各自的不足,有独特的综合性能,近年来得到了越来越多的应用。静液挤压工艺是一种特种挤压工艺,在高压液体环境下迫使材料发生变形。利用静液挤压工艺对双金属包覆材料进行加工,可以提高材料的塑性成形能力,同时也提高了双金属包覆材料的均匀性与界面结合能力,是双金属包覆材料加工变形的有效手段之一。由于静液挤压实验过程繁琐,安全系数较低,静液挤压模具制造过程漫长,成本高,数值模拟技术被运用于双金属静液挤压工艺中以减少实验工作量。本文旨在通过有限元模拟,系统的研究双金属复合棒材在静液挤压过程中的受力情况与流动规律,对实验过程中材料及工艺参数的影响进行分析,对坯料的几何形状进行优化,从而为实际的双金属静液挤压实验提供指导。本文基于一种带有静水压力载荷的静液挤压有限元模型(即压力加载模型),模拟了不同流动应力比(Φ:0.167~1.667)的双金属组合在不同挤压比(R=1.56、2.25、3.5)和模角(2α=20°、40°、60°、80°)下的静液挤压过程。以挤出材料破裂可能性小、双金属流动均匀为目标,通过对不同工艺参数下的挤压力与流动差异的总结,及对双金属的流动行为与应力应变分析,归纳了双金属静液挤压工艺的成型规律。其次,本文研究了双金属坯料包套形式(有无顶套及底套存在)、底套厚度(2.5mm-10mm)以及截面比(1/15、1/6、1/3、1/2)在双金属静液挤压过程中的影响,验证了顶套和底套在挤压过程中的重要性,并总结了挤压力与应力应变分布随底套厚度与截面比的变化关系。
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