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关于Ti6Al4V钛合金的等通道转角挤压(ECAP)研究,目前尚处于实验室阶段,难以与现有工业生产相匹配。在ECAP工艺过程中,产品的质量与模具尺寸参数、工艺路径、外力作用方式、过程控制参数、工艺环境等息息相关。
本文首先以ECAP工艺为基础,依靠CAD建模软件构建不同模型参数的三维几何模型,采用Deform-3D软件进行模拟计算。计算结果表明:在中心轴线转角半径为7mm,对应的内转角半径为2mm,外转角半径为12mm时,塑性变形均匀性最好。在此基础上,模拟分析了不同的初始温度、挤压速度、摩擦因数对挤压过程中等效应力、等效应变、金属流动速度、温度的大小及分布状况的影响。其中:对等效应变值的大小及分布的影响:摩擦因数>挤压速度>初始温度;对等效应力值大小的影响:挤压速度>摩擦系数>初始温度;对试样内金属流动速度值的大小及分布的影响:挤压速度>摩擦系数>初始温度;对试样内温度值的大小及分布的影响:挤压速度>初始温度>摩擦系数;对挤压所需载荷值的影响:摩擦系数>挤压速度>初始温度。本研究条件范围内,摩擦因数的最佳控制值应接近0.4,最佳挤压速度为5.0mm/s,温度对整体变形的影响不大。
以模拟获得的最佳三维模具结构参数制作了等比例的实验用模具,选用常温下塑性较高的6061Al合金材料替代Ti6Al4V钛合金,实验研究了背压、挤压道次、挤压路径、挤压速度对挤压变形的影响。研究发现采用背压、改变第二道次的旋转角度、选取不同的挤压速度均能影响变形组织形态与变形均匀性;其中,设定背压的挤压方式可以避免表面裂纹萌生,同时降低因通道形状产生的末端翘曲不均匀变形现象的产生;施加背压或进行第二道次挤压能使所需载荷值上升。挤压速度值对载荷值的影响不大。在提供的载荷极限值不高的实际情况下不建议采用背压或连续多道次挤压的方式;本研究条件下,在等通道转角挤压后,所得试样的硬度较原样均提升近20HV,不受第二道次挤压、背压、挤压速度等因素的影响。
本文首先以ECAP工艺为基础,依靠CAD建模软件构建不同模型参数的三维几何模型,采用Deform-3D软件进行模拟计算。计算结果表明:在中心轴线转角半径为7mm,对应的内转角半径为2mm,外转角半径为12mm时,塑性变形均匀性最好。在此基础上,模拟分析了不同的初始温度、挤压速度、摩擦因数对挤压过程中等效应力、等效应变、金属流动速度、温度的大小及分布状况的影响。其中:对等效应变值的大小及分布的影响:摩擦因数>挤压速度>初始温度;对等效应力值大小的影响:挤压速度>摩擦系数>初始温度;对试样内金属流动速度值的大小及分布的影响:挤压速度>摩擦系数>初始温度;对试样内温度值的大小及分布的影响:挤压速度>初始温度>摩擦系数;对挤压所需载荷值的影响:摩擦系数>挤压速度>初始温度。本研究条件范围内,摩擦因数的最佳控制值应接近0.4,最佳挤压速度为5.0mm/s,温度对整体变形的影响不大。
以模拟获得的最佳三维模具结构参数制作了等比例的实验用模具,选用常温下塑性较高的6061Al合金材料替代Ti6Al4V钛合金,实验研究了背压、挤压道次、挤压路径、挤压速度对挤压变形的影响。研究发现采用背压、改变第二道次的旋转角度、选取不同的挤压速度均能影响变形组织形态与变形均匀性;其中,设定背压的挤压方式可以避免表面裂纹萌生,同时降低因通道形状产生的末端翘曲不均匀变形现象的产生;施加背压或进行第二道次挤压能使所需载荷值上升。挤压速度值对载荷值的影响不大。在提供的载荷极限值不高的实际情况下不建议采用背压或连续多道次挤压的方式;本研究条件下,在等通道转角挤压后,所得试样的硬度较原样均提升近20HV,不受第二道次挤压、背压、挤压速度等因素的影响。