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基于有限元模擬以及理論計(jì)算的Zr基非晶合金熱漸進(jìn)成形工藝

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-08-02  瀏覽次數(shù)：2962
與傳統(tǒng)板料成形技術(shù)不同的是,漸進(jìn)成形是利用工具頭逐層、逐點(diǎn)地對板料施加作用,從而加工出目標(biāo)零件,具有很大的柔性。常規(guī)室溫漸進(jìn)成形技術(shù)需要非常大的成形力,熱漸進(jìn)成形技術(shù)可以減小成形力和提高成形的幾何精度,其分為整體熱漸進(jìn)成形和局部熱漸進(jìn)成形兩種方式。非晶合金由于其成形后需要及時(shí)降溫以防止晶化,故更適合使用局部熱漸進(jìn)成形方法進(jìn)行成形。在漸進(jìn)成形過程中非晶合金板料的變形可視為局部范圍內(nèi)的高應(yīng)變速率拉伸變形,并且在變形區(qū)域內(nèi)溫度梯度大,目前很少有學(xué)者進(jìn)行非晶合金在過冷液相區(qū)內(nèi)高應(yīng)變速率、大溫度梯度拉伸流變行為的研究。

基于以上非晶合金漸進(jìn)成形問題,來自華中科技大學(xué)的龔攀等研究了非晶合金在過冷液相區(qū)內(nèi)具有較大溫度梯度的高溫流變行為,并利用數(shù)值模擬和理論計(jì)算的方法對電輔助熱漸進(jìn)成形過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行研究。相關(guān)研究效果于2024年7月在《鍛壓技術(shù)》上發(fā)表。

研究人員研究了Zr35Ti30Be27.5Cu7.5非晶合金在溫度為618~648K、應(yīng)變速率為0.05~0.5s-1條件下的流變行為,并對高溫拉伸實(shí)驗(yàn)得到的真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)應(yīng)變曲線頸縮階段部分進(jìn)行修正,進(jìn)而得到真實(shí)變形情況下的真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)應(yīng)變曲線（圖1）。并對現(xiàn)有本構(gòu)模型的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)應(yīng)力階段進(jìn)行簡化修正,建立了可應(yīng)用于非晶合金高溫高應(yīng)變速率拉伸條件的簡化后Maxwell-Pulse本構(gòu)模型,應(yīng)用于模擬仿真中。通過正交實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了9組對比模擬實(shí)驗(yàn)研究了溫度、進(jìn)給速率和進(jìn)給量3種因素對Zr35Ti30Be27.5Cu7.5非晶合金漸進(jìn)成形性能的影響（圖2-4）。結(jié)果表明：在過冷液相區(qū)內(nèi)的9組模擬實(shí)驗(yàn)中,非晶合金最大成形角均能達(dá)到90°,隨著溫度的增加,等效應(yīng)力和變形所需成形力降低,整體應(yīng)力分布更加均勻,最小壁厚增大;隨著進(jìn)給量的提高,等效應(yīng)力和變形所需成形力呈逐漸增大的趨勢,最小壁厚隨進(jìn)給量的增大而減小;隨著進(jìn)給速率的增加,等效應(yīng)力和變形所需成形力也呈逐漸增大的趨勢,同時(shí)最小壁厚隨進(jìn)給速率的增大而減小。基于材料變形過程建立的漸進(jìn)成形力分析預(yù)測模型,從材料變形的角度對成形力進(jìn)行了理論計(jì)算,該模型相比于常規(guī)的成形力經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算方法,額外考慮了局部接觸行為、整體彎曲行為、材料變形模式和接觸條件的影響。通過對比模擬仿真的成形力曲線和理論計(jì)算的成形力曲線發(fā)現(xiàn),該理論計(jì)算方法模型具有極好的預(yù)測準(zhǔn)確性,為漸進(jìn)成形設(shè)備和成形工具的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù),并能根據(jù)成形力的大小選擇合適的成形工藝和參數(shù)以提高成形效率。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)，僅供參考。請謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。


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