6061铝合金反向热挤压工艺参数优化及其模拟

【摘要】： 本文采用物理模拟和数值模拟技术,借助THERMORESTOR-W热模拟实验机、ABAQUS商业有限元软件以及金相组织观察分析等手段,对6061铝合金低温快速挤压变形行为进行了系统的研究。内容包括:探讨了该铝合金低温快速挤压变形过程中流变曲线及流变应力的变化规律,建立流变应力模型,分析了微观组织变化;利用有限元热力耦合技术模拟研究了铝合金的低温快速挤压成形动态过程。得出以下结论: 1.通过单轴压缩实验,获得6061铝合金不同应变速率和不同温度下流变应力曲线,发现变形温度和应变速率是影响6061铝合金的流变应力的重要因素,同一应变速率下变形温度越高流变应力越低,同一流变温度下应变速率越高,流变应力越高,且曲线发生在后期呈锯齿状,有动态再结晶的发生。 2.可以用Zener-Hollomon参数的双曲线描述6061铝合金高温变形时的流变行为。其本构方程为ε=1.46×10~(19)[sinh(aσ)]~(8.926)exp(-236858/RT);其z参数可表述为Z=εexp(236858/RT)。 3.通过对热模拟变形金属的金相观察,发现在变形温度一定的情况下,随着应变率的增加晶粒尺寸不断的变小;在应变率一定的情况下,随着变形温度的增加晶粒的尺寸不断的变大,且变形温度对晶粒尺寸的影响随着应变率的减小而越发明显。 4.在挤压速度2mm/s、挤压温度和模具预热温度420℃条件下,挤压力随时间变化曲线、出料口温度都与实际较接近,通过大量模拟,发现在挤压速度15mm/s,挤压温度和模具预热温度350℃条件下,出料口温度为488.4℃,制品横截面温度梯度差较小。通过比较跟踪点温度和应变随时间变化曲线,发现金属在死区和模具出口附近处温度和应变达到最大。