薄壁中空型材分流模挤压缺陷产生机理及出口流速精确控制

以汽车防撞梁为典型研究对象,开展型材分流模挤压试模出现的内加强筋壁厚减薄和开裂等缺陷产生机理研究,并提出挤压出模口横截面流速均匀性的精确控制方法。首先,基于任意拉格朗日−欧拉混合算法建立了型材分流模挤压稳态有限元模型。然后,基于材料流速均方差和焊合压力评价揭示型材挤压壁厚减薄和焊缝开裂的产生原因。最后,为了实现对出模口型材横截面流速的均匀控制,提出了“优化分流孔/引流槽、增添阻流块、基于Kriging近似模型和多岛遗传算法优化工作带”的分流模结构多步优化设计方法。结果表明:优化后出模口型材横截面流速均方差由23.75 mm/s减少到1.63 mm/s,型材壁厚尺寸误差小于0.1 mm。同时,型材横截面的温差大小和焊缝质量明显改善,最大温差降低27.2℃,焊合压力提升16.5%,焊缝基本为完全再结晶组织。

超大规格宽幅薄壁中空镁合金型材挤压成形的数值模拟及实验研究

采用DEFORM-3D数值模拟软件对超大规格的宽幅薄壁中空型材进行结构优化;利用HyperXtrude数值模拟软件对该型材的挤压工艺进行优化。型材结构优化后,明显改善速度分布不均匀的现象,规避充填不足、扭拧卷曲的问题;确定出具有一定成形速度及最小速度均方差的优选工艺。在此基础上,成功制备出了光亮平直的超大规格宽幅薄壁中空镁合金型材;该型材截面尺寸为502 mm×60 mm,是目前世界上规格最大的宽幅薄壁中空镁合金型材。对型材各区域进行显微组织观察和力学性能测试,各区域组织均匀细小,平均晶粒尺寸约为10~30μm,抗拉强度在250 MPa以上,断后伸长率在15%以上。

挤压-剪切薄壁中空镁合金型材成形过程物理场及微观组织

为研究镁合金圆管挤压成形薄壁中空方管的可行性及其性能,本文通过挤压-剪切复合成形工艺将AZ31镁合金圆管坯料直接制备成厚度为2 mm的薄壁中空方形管材。结合DEFORM-3D软件对不同温度下镁合金方管成形过程中成形载荷、挤压速度、等效应变等进行了数值模拟。结果表明:温度的大小影响成形载荷的分布,合适的成形速度与温度有利于镁合金方管的成形。通过挤压-剪切复合工艺可直接一道次成形薄壁中空方管,且成形方管的晶粒尺寸得到有效细化;在400℃下成形方管的屈服强度约为230MPa,伸长率约为20%,断裂方式为准解理断裂;在动态再结晶和较大的剪切作用下,成形方管的基面织构分散程度较高,强度明显弱化,其综合性能得到提高。在挤压-剪切复合成形过程中,可以通过降低变形速度和提高变形温度来获得良好性能的镁合金方管。

镁合金中空薄壁型材的脉冲MIG焊

采用脉冲MIG焊焊接AZ31镁合金中空薄壁型材,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏显微硬度仪、万能拉伸试验机等设备对MIG焊焊接接头的组织和性能进行检测分析。通过一系列的焊接参数实验,得到了表面呈鱼鳞纹状的、连续的、没有表面裂纹和气孔等缺陷的焊接接头。焊缝组织细化,焊接接头的抗拉强度达到母材的90%以上,屈服强度为母材的65%以上,力学性能良好。

6061-T6铝合金中空薄壁型材双轴肩搅拌摩擦焊工具设计与工艺分析

基于双轴肩搅拌摩擦焊热输入的理论分析,建立了焊接工具结构尺寸特征值与待焊工件厚度之间的工程模型.利用该工程模型,设计并优化得到适用于厚度为2.5 mm的6061-T6铝合金薄板的双轴肩搅拌摩擦焊工具.使用该工具对中空薄壁型材进行焊接,并对焊接工艺参数进行优化.结果表明,当焊接工具转速为1000 r/min、焊接速度为600 mm/min时,可以得到综合力学性能最佳的焊接接头,其中正面焊缝焊接接头抗拉强度可达231 MPa,为母材抗拉强度的77%,弯曲角度达180°;反面焊缝焊接接头抗拉强度可达226 MPa,为母材抗拉强度的76%,弯曲角度达180°.