通過Deform-3D有限元軟件,對一種新型B路徑下的2024鋁合金進(jìn)行等通道轉(zhuǎn)角擠壓數(shù)值模擬。分析了等效應(yīng)變大小及其分布規(guī)律,得到新型B路徑下鋁合金的變形特點(diǎn)。利用等通道轉(zhuǎn)角擠壓實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了2024鋁合金在新型B路徑下變形模擬的可信性。結(jié)果表明:多道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后,新型B路徑下的變形效果劇烈并且變形更均勻,試件均勻變形區(qū)擴(kuò)大,頭部、尾部也得到了充分變形;由于各方向上等效應(yīng)變梯度的變化,等效應(yīng)變均勻性隨著道次的增加呈現(xiàn)出先上升、后下降的趨勢。通過實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn),由于頭部與主變形區(qū)的等效應(yīng)變值接近,頭部不會產(chǎn)生明顯的翹曲。 

【文章來源】：鍛壓技術(shù). 2020,45(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

ECAP原理圖

BC路徑是在相鄰兩道次之間將試件沿固定方向旋轉(zhuǎn)90°，如圖2a所示。B路徑作為在BC路徑的基礎(chǔ)上發(fā)展出的一種新型路徑，其基本原理是在BC路徑的基礎(chǔ)上，每兩道次將工件倒轉(zhuǎn)一次，如圖2b所示。試件采用尺寸為10 mm×10 mm×70 mm的2024鋁合金。擠壓溫度為20℃，擠壓速度為1.3 mm·s-1。將試件視為塑性體，沖頭下模視為剛性體。網(wǎng)格劃分為四面體單元格，單元數(shù)為32000個(gè)。由于ECAP過程中變形較大，會導(dǎo)致網(wǎng)格畸變，因此，當(dāng)網(wǎng)格畸變干涉為單元邊長的0.7倍時(shí)，自動劃分網(wǎng)格。摩擦模型選用剪切摩擦模型，因采用二硫化鉬潤滑，摩擦系數(shù)選為0.1�？紤]到每道次擠壓過后試件長度會發(fā)生一定改變，采用設(shè)置終止條件的方式控制模擬停止，終止條件為沖頭上板下表面和下模上表面的距離為0。試件、模具尺寸以及各擠壓參數(shù)均與實(shí)驗(yàn)條件相同。

根據(jù)單道次ECAP后的縱截面等效應(yīng)變分布特點(diǎn)，可將試件的變形劃分為3個(gè)區(qū)域，如圖3所示。Ⅰ區(qū)為試件與沖頭接觸的部分，該部分不會通過剪切變形區(qū)，因此等效應(yīng)變值最低。Ⅱ區(qū)為均勻變形區(qū)，該區(qū)域?yàn)樵嚰闹胁繀^(qū)域，由于該部分在通過剪切變形區(qū)的過程中，充分受到純剪切力的作用，發(fā)生大塑性變形，因此，該區(qū)的等效應(yīng)變值最高，區(qū)域范圍也最大。Ⅲ區(qū)為小變形區(qū)，該區(qū)為試件頭部，由于試件頭部最先通過剪切面，剪切變形不是特別充分，造成該區(qū)的等效應(yīng)變值偏低。圖4為兩種路徑下試件經(jīng)過8道次ECAP后的縱截面等效應(yīng)變分布云圖。由圖4a可知，經(jīng)過BC路徑在8道次ECAP后，試件尾部產(chǎn)生了較大變形，使得主變形區(qū)面積減小，而頭部的等效應(yīng)變值低，說明該部分未發(fā)生充分變形。在圖4b中可以觀察到，試件的頭部與尾部均發(fā)生充分變形，其等效應(yīng)變值與主變形區(qū)接近，并且主變形區(qū)面積比BC路徑下的范圍更大，8道次ECAP后，試件的主變形區(qū)約占整個(gè)截面的70%。兩種路徑下，縱截面的等效應(yīng)變分布不同的原因?yàn)?試件擠壓兩個(gè)道次即要倒置一次，使得試件可以從不同的兩個(gè)方向通過剪切變形帶，因此，試件兩端承受的剪切變形量接近。

【參考文獻(xiàn)】：
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