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工具转动渐进成形过程板料温升数值模拟研究

宋立军  
【摘要】:工具转动渐进成形是板料渐进成形的一种,当工具转速较快时可能引起板料局部温升显著,从而降低变形抗力、提高板料塑性、成形室温下成形性能较差的板料材料。到目前为止,对于工具转动渐进成形中引起板料温度升高的热量来源、板料温度分布规律以及工艺参数对产热的影响的研究鲜见报道。仅依靠单纯实验测量难以直接获得全面的信息。而将有限元数值模拟的方法应用于工具转动渐进成形研究中,即可以直接、方便、直观地获得研究所需数据,又节约了实验成本。 本文基于商业有限元分析软件DEFORM-3D在对工具转动渐进成形过程进行模拟的基础上进行了四方面的分析总结: (1)通过对镁合金AZ31板料的两组工具转动渐进成形模拟,分析了每组成形工艺参数下的热量来源及各热量来源在总来源中所占的比重,得出使板料局部温度升高的热量主要来源于工具旋转与板料摩擦产生的热,塑性变形功转化的热和工具移动与板料摩擦产生的热对板料温升贡献很小; (2)通过对3种工艺参数08钢板料的工具转动渐进成形进行模拟,分析了成形过程中整个板料表面和板料厚度方向温度分布规律和转速对分布规律的影响,得出转速增大温度分布保持不变,板料局部区域温度最大值升高; (3)采用7因素3水平的正交模拟设计通过对18种工艺参数的模拟,分析了工具转动渐进成形过程中工具转速、工具半径、板料材料、板料厚度、层进给深度和水平进给速度等对产热的影响规律和影响程度,得出只有工具转速对产热的影响是显著的表现为转速越高产热越多,影响程度从大到小依次为:工具转速、板料材料、层进给深度、工具半径、水平进给速度和板料厚度; (4)通过对镁合金AZ31方盒件实验与模拟的工具转动渐进成形整个成形过程的对比,得出成形过程中模拟得出的整个板料温升特性与实验基本一致,证明了模拟结果的真实可靠性。


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