连续挤压铜铬锆合金线材组织和性能研究

通过热压缩实验建立了铜铬锆合金的本构方程,采用有限元模拟软件DEFORM-3D分析了模具尺寸、挤压轮转速对铜铬锆合金连续挤压变形过程的影响,并利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射、力学性能实验等分析了连续挤压产品的微观组织、力学性能。结果表明:模具尺寸为5 mm×10 mm时,比尺寸为6 mm×8.4 mm的连续挤压变形温度更高、等效应变更大、挤压轮扭矩更高;挤压轮转速为10 r·min^(-1)时要比转速为7 r·min^(-1)的连续挤压变形温度更高、等效应变更大、挤压轮扭矩更高。连续挤压变形显著细化了铜铬锆合金的晶粒尺寸,当模具尺寸为5 mm×10 mm,而挤压轮转速分别为7和10 r·min^(-1)时,平均晶粒尺寸从2 mm分别细化到0.77和0.54μm;当模具尺寸为6 mm×8.4 mm,而挤压轮转速分别为7和10 r·min^(-1)时,平均晶粒尺寸从2 mm分别细化到0.52和0.40μm。连续挤压变形显著提高了铜铬锆合金的力学性能,模具尺寸为5 mm×10 mm、挤压轮转速为7 r·min^(-1)时产品抗拉强度达到最高的530.75 MPa,比铸态坯料提高了98.3%。

铜镁合金线材连续挤压扩展变形行为研究

利用刚塑性有限元软件Deform-3D对铜镁合金线材连续挤压变形过程进行数值模拟,分析变形区坯料的温度场与速度场,研究其扩展变形行为,分析了扩展腔内各部分变形坯料的宏观硬度和微观组织。结果表明,坯料在腔体入口处流动速度最快,变形温度最高,扩展腔的两侧大部分为变形死区,流动速度接近零,变形温度最低。从腔体入口到模具出口,坯料流动速度逐渐减小,变形温度逐渐降低。从腔体中心向两侧,坯料流动速度逐渐减小,变形温度逐渐降低。与挡料块接触部分的坯料,硬度最高,晶粒细小。扩展腔两侧的坯料,硬度最小,晶粒粗大。

连续挤压宽铜带板型不均的缺陷研究

连续挤压技术已成功地应用于宽铜带的生产。但是用连续挤压技术生产的宽铜带还存在一些缺陷,板型不均缺陷是其最主要的缺陷之一。对板型不均缺陷的性能和微观组织进行了分析。结果表明:板型不均的宽铜带尺寸中间厚,两边薄。研究发现,这主要是由于坯料进入扩展腔体后,中间坯料的流动速度快、温度高,导致了宽铜带的板型不均。

H62和H65黄铜型线材的连续挤压法生产研究

针对目前黄铜型线材生产过程中工序诸多、成品率底、能耗高等问题,提出了连续挤压生产工艺。以H62和H65两种常用黄铜为原材料,采用连续挤压法生产了多种典型的黄铜线材和型线材产品,测试结果满足企业要求。并通过对连续挤压生产过程参数的动态测量,初步获得了一些黄铜线材和型线材连续挤压生产的定性规律。

连续挤压机底座轻量化研究

连续挤压机底座是连续挤压设备的核心构件,通过ANSYS优化技术进行连续挤压机底座轻量化设计和模拟。文中采用底座三维实体模型和结构强度分析并辅以试验测试,按照材料强度和底座刚度要求提出底座的改进方案,在此基础上应用零阶优化方法和ANSYS优化模块进行了结构优化。经全面分析轻量化之方案,证明其新结构可以改进设计、提高整机性能和强度、降低重量和成本,为今后同类设备的设计提供参考。

KFC引线框架材料连续挤压产品气泡和夹杂缺陷的研究

本文主要针对生产实际中KFC引线框架材料连续挤压产品气泡和夹杂缺陷进行研究,通过分析缺陷的产生原因,提出了相应的解决办法和预防措施。

6063铝合金连续挤压组织性能的研究

在LLJ350双槽连续挤压机上对6063铝合金进行连续挤压实验,并对挤出产品进行不同的工艺处理,对比观察其显微组织及力学性能。结果表明:6063铝合金型材经连续挤压后进行水冷+人工时效后的抗拉强度为249 MPa,硬度78 HB,伸长率为12.6%;水冷+人工时效较空冷+自然时效后的抗拉强度提高74.1%,硬度提高50%,塑性降低49.6%;水冷后人工时效较自然时效的产品强度提高51.8%,硬度升高34.5%,塑性降低41.9%。6063铝合金连续挤压后水冷比空冷的晶粒细小均匀。

连续挤压制备铝包镁复合棒材的组织与力学性能

在不同的加热温度下,采用不同尺寸的坯料并利用连续挤压工艺进行6063铝合金包AZ31镁合金复合材料的制备,获得尺寸为∅5 mm的复合棒材。通过扫描电镜(SEM)、金相显微镜以及万能拉伸试验机等分析手段对制备的复合棒材进行微观组织分析和力学性能测试。结果表明:连续挤压工艺可显著细化复合棒材镁芯的晶粒。坯料在室温挤压时,镁芯的平均晶粒尺寸为15.4μm,复合棒材的抗拉强度为141.4 MPa,伸长率为6.6%。加热温度升高至450℃时,镁芯晶粒开始长大,复合棒材的抗拉强度略有下降,伸长率提高到10%。随着镁芯直径增大,组织均匀性和晶粒细化效果提高,平均晶粒尺寸为12.8μm。在连续挤压过程中,铝镁之间发生相互扩散,产生硬度较高的铝镁结合层,结合层最大厚度为4.8μm。利用Deform有限元软件模拟连续挤压过程中的材料流动,得到了Al和Mg的温度与应变分布,有助于分析连续挤压过程中复合棒材的组织演变。

温度对H62黄铜连续挤压成形性能的影响研究

针对H62黄铜变形抗力大、模具磨损严重的问题,对在室温、250、450℃条件下连续挤压产品的组织性能进行了分析。结果表明,随着温度的升高,压实轮载荷显著降低,晶粒更加均匀细小,硬度、抗拉强度和伸长率提高,且在温度为250℃左右时产品的各项性能变化更为显著;随着连续挤压产品性能的提高,模具磨损减小。

连续挤压机腔体的模糊PID温控系统研究

630连续挤压机在生产过程中由于温度问题,目前在生产铝管及宽铜排等时都遇到了在其他系列挤压机器上都没出现的问题。为解决这一难题,根据630连续挤压机生产过程中对腔体温度的控制要求,设计出一种模糊控制与常规PID控制相结合的智能控制系统。文中详细阐述了从利用配点法建立控制对象的数学模型、基于论域下设计模糊控制器,到最终利用MATLAB的Simulink工具箱进行仿真,实现并比较了所设计的模糊PID控制系统与传统PID控制在响应时间以及达到稳态时所需时间上的差别。

U型板带连续挤压扩展成形力学模型

以TLJ630连续挤压机生产的U型板带为模型,将腔体和模具区的金属切分为6个切块,利用上限法建立每个切块的动可容速度场,求得每个切块塑性变形所消耗的功率、速度间断面产生的剪切功率和沿边界面的摩擦造成的功率,将6个切块的功率求和得到U型板带连续挤压扩展成形中的总功率,最终得到腔体入口的挤压应力。结果表明,随着腔体扩展角α_(1)和模具挤压角α_(3)的增大,腔体入口挤压应力先减小后增大,α_(1)的最佳区间为33°~39°;腔体入口挤压应力与腔体扩展通道长度H_(2)成反比而与模具挤压通道长度H_(3)成正比,模具挤压通道的极限长度H_(3)为57 mm;腔体入口挤压应力随着U型板带外径尺寸R_(2)和直边段长度L 10的增加而增加;U型铜排的极限尺寸为外径R_(2)=132 mm,直边段长度L_(10)=160 mm,U型板带总长为712 mm,厚度14 mm时,对应腔体入口的挤压应力达到极限p^(k)=1050 MPa。最后通过工程试验对理论计算结果进行了验证。

铜材连续挤压过程中的缺陷焊合研究

针对连续挤压产品的分层缺陷,根据铜材连续挤压工艺制定缺陷焊合试验方案,研究焊合温度、单位压力及晶粒尺寸对焊合质量的影响。结果表明:在温度一定时,随着单位压力的逐渐增加,焊合试样的室温抗拉强度逐渐增加,焊合质量越来越好;随着焊合温度的升高,单位压力对室温抗拉强度影响效果越来越明显。在单位压力一定的情况下,当焊合温度在550~600℃时,试样的室温抗拉强度呈现上升趋势;当焊合温度在600~700℃时,试样的室温抗拉强度呈现下降趋势。在相同焊合温度和单位压力的条件下,细晶焊合试样室温抗拉强度明显高于铸坯(粗晶)焊合试样。

等通道转角道次对铝锶中间合金连续挤压的影响

针对铝锶合金的连续挤压,通过有限元模拟和试验,研究了不同道次转角的等通道模具对挤压变形的影响。模拟结果表明:随着等通道模具转角由一道次增加到三道次,应变的最大值由8.4增大至13.1,最高温度由518℃升高到582℃,挤压轮扭矩提高了80%。试验结果表明:采用二道次90°转角的等通道模具,Al4Sr相的尺寸受到应变和温度的共同作用,先稍有增大,后进一步减小;最终产品Al4Sr相的细化效果为a路线>b路线>c路线,出口截面Al4Sr相尺寸细化至7~10μm,较常规模具挤压细化程度明显提高。

TA2轧制板材的组织与拉伸性能研究

对电子束(EB)炉熔炼扁锭轧制TA2板材进行退火处理、拉伸性能测试以及断口微观形貌观察,研究板材经不同退火温度处理后的组织和拉伸性能关系。结果表明:板材经不同温度退火处理后,金相组织有一定变化,随着退火温度的不断升高,组织中的晶粒逐渐开始等轴化,并且不断长大。板材的强度与塑性呈现相反趋势,其中强度随着退火温度的升高而先降低再升高,塑性随着退火温度的升高而先升高再降低。经不同退火温度处理后的板材拉伸断口微观形貌大体一致,均为大量等轴韧窝。

H65黄铜合金连续挤压过程中的组织和性能演变特征

采用金相显微镜、维氏硬度仪和万能实验机对H65黄铜合金连续挤压过程中的组织和性能演变特征进行研究。结果表明:连续挤压过程中合金发生了强烈的剪切变形,产生大量的位错和位错缠结,形成取向差较小的亚晶结构;随着变形程度的加剧,合金的温度升高,促进了动态再结晶的发生,小角度晶界通过吸收位错等方式长大成大角度晶界,使亚晶逐渐转变成细小均匀的等轴晶,有效地提高了材料的综合性能。这种组织的演变在力学实验中得到证明。

连续挤压技术的发展与应用

连续挤压技术是19世纪70年代在国际上提出的一种塑性加工新方法。与传统挤压方法相比,其具有节能、材料利用率高、自动化生产、可制造大长度产品、占地面积小、节约劳动成本等优点,被广泛应用于有色金属工业界,尤其是铜、铝及其合金制造领域,并相继淘汰了许多传统工艺。在简述连续挤压和连续包覆技术的工作原理基础上,介绍了连续挤压技术从力学理论、数值模拟到关键技术与设备开发的发展情况及现状。重点介绍了应用连续挤压和包覆技术制造铜扁线、铜排铜板带、制冷用铝管、铝包钢复合线、电缆护套等典型产品的技术特点及应用现状。最后从未来市场的角度分析了连续挤压技术的发展趋势。

阻流环及模具结构对大扩展比连续挤压成形的影响

大扩展比连续挤压是制造铜带的一种新技术,阻流环及模具结构是影响扩展成形的重要因素。根据大扩展比连续挤压扩展成形特点,建立基于DEFORM-3D刚塑性有限元模型,通过对铜带连续挤压过程的数值模拟,分析不同阻流环及模具结构下的金属流动规律、流速均方差。实验与数值模拟结果均表明,使用有促流角的圆鼓形阻流环及变定径带模具时,金属流动速度差最小;流速均方差为0.58时,变形最均匀。为连续挤压成形模具优化设计提供了重要的依据。

连续挤压与正挤压在扩展成形中的对比分析

通过有限元数值模拟分析了连续挤压较常规正挤压更能实现铜的更大扩展比挤压的原理。在连续挤压扩展模型的基础上建立了与之相对应的常规正挤压模型,对两种模型下金属的流动特性进行了对比分析。连续挤压与正挤压相比,由于在挤压轮槽区,受到挤压轮三面的主动摩擦力和腔体一面阻碍摩擦力的作用,有利于提高铜扩展成形金属流动的均匀性;而正挤压中坯料在挤压筒区受四面的摩擦阻力的作用,加剧了金属流动的不均匀性。所以,连续挤压中的扩展成形金属在产品宽度和厚度方向上流动较正挤压更均匀,成形产品的完整性更好。因此,连续挤压更利于铜的扩展成形。

基于有限元法的铜母线连续挤压扩展成形过程的数值模拟

基于刚粘塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM3D,对铜母线连续挤压扩展成形过程进行模拟,分析模腔内部金属的流动规律以及温度场、速度场、应力应变场的分布情况。模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中在挡料块附近和挤压模腔中心区域,上述区域的温度高、应力应变大。模拟结果对实际生产具有很好的指导作用。

铜带连续挤压两次扩展成形力学模型

以TLJ500连续挤压机为模型,将具有两次扩展成形的连续挤压型腔划分为3个变形区,利用上限法建立各分区挤压力的力学模型,得出扩展腔入口单位挤压力与产品断面尺寸、形状复杂系数的关系。结果表明,对于一定的腔体结构,在产品厚度一定时,产品宽度与扩展腔入口挤压力呈线性关系,即挤压力随产品宽度的增加而增加;在产品宽度一定时,扩展腔入口挤压力随产品厚度的减小而增加,当厚度<12mm时,挤压力随着产品厚度的减小急剧增加;扩展腔入口挤压力随着产品形状复杂系数的增加而增加。