6061铝合金等径角变形工艺的数值模拟分析文献综述

 2022-11-25 15:33:09

文 献 综 述

1 引言

6061铝合金属于Al-Mg-Si系列合金,具有较好的强度,良好的加工性能、良好的耐腐蚀性能及优异的焊接性能。其主要用于装饰、航天、航空、电子、运输等众多领域。因其广泛的应用,多种用于提高6061铝合金的力学性能的加工方法也随之出现,如热处理、合金化、动态塑性变形等方法。ECAP(Equal Channel Angular Pressing, 等通道转角挤压)是一种特殊的剧烈塑性变形加工方法。该方法是通过挤压的方法使材料通过横截面相同的大角度通道引入大剪切应变以细化晶粒组织,从而提高材料的加工性能。该种工艺并不复杂,并且可以通过多道次挤压积累变形量。

ECAP方法优点众多,但也还存在一些如变形不均匀、制品易开裂等问题。为了使ECAP方法能够满足加工要求,目前国内外对ECAP方法从多个方面进行了大量研究,如外角、内角、挤压道次、复合工艺、背压对ECAP过程的影响。其中背压是较为有效且易于使用的一种方法。

2 研究现状

2.1外角对ECAP方法的影响

张忠明[1]等对2017铝合金进行了不同外角下的ECAP方法模拟,内角固定为90°,外角从0°- 50°每5°为一个实验点,随着外角角度的增大材料在ECAP过程中的载荷最大值逐渐减小。随着外角角度的增加变形均匀性先增加后降低,在外角为20°时2017铝合金的ECAP方法均匀性最好。

任国成[2]等使用DEFORM-3D软件对AZ31镁合金进行了ECAP均匀性的有限元分析,其他条件固定外角分别为0°、20°、37°、90°,从纵截面等效应变分布图中可以清晰的看到外角角度为20°时中间区域分布最为均匀。在不同外角下沿不同方向的等效应变随距离变化图中也能清楚的看到在20°时各个方向等效应变分布曲线最为接近,即此时ECAP方法的均匀性最好。

杨智强[3]等使用DEFORM-3D软件对6061铝合金不同外角下的ECAP过程进行了模拟,从外角为15°,37°时的等效应变分布图中可以看出,外角增大时会降低与下面部分模具接触的材料的等效应变,使材料的等效应变集中在上半部分材料,但会使材料的应变不够均匀。从载荷随行程变化的图中也可以看出,在材料开始变形后,外角大能够降低成形时的载荷,增加模具寿命。

2.2内角对ECAP方法的影响

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