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挤压成形钨基合金喂料流变特性及其有限元仿真研究

赵亚旭

  粉末挤压成形是制备大长径比钨基合金棒材产品最有效的方法之一,喂料的流变特性影响着挤压棒坯的质量,挤压棒坯成形的好坏影响着后续的脱脂效果和制品最终力学性能。深入探讨喂料的流变特性和挤压成形过程的有限元仿真对粘结剂配方和工艺参数的合理选择、优化控制,对获得优良的产品,实现高产、优质、低耗具有重大意义。本文主要对挤压成形钨基合金喂料的流变特性及其有限元仿真进行了系统研究。 采用英国AR2000EX旋转流变仪和Instron3211毛细管流变仪测量喂料的粘度,采用液压伺服动态试验机测量样品的力学性能参数,采用综合热分析仪(法国Setaram018124)测量喂料的热物性参数。采用高性能计算机平台DEFORM-3D软件对钨基合金挤压成形进行有限元仿真,分析工艺参数对挤压过程的影响,采用YH41-25C型油压机和DorstV15spHv真空挤压机进行挤压实验,采用扫描电子显微镜(SEM)观察棒坯断口形貌。研究结果表明: (1)通过石蜡的调配、骨架组元的设计和改性剂的选择,自行设计了石蜡基粘结剂。钨基合金喂料的粘度随着剪切速率的增大而下降,随温度的升高而下降,符合假塑性流体的特性。 (2)当粘结剂组分为79%PW+10%HDPE+10%EVA+1%X时,正挤压钨基合金喂料对剪切速率和温度的敏感性较弱,综合流变特性较好;当粘结剂组分为81.5%PW+8%HDPE+8%EVA+1%X+1.5%Y时,螺杆挤压钨基合金喂料对剪切速率和温度的敏感性较弱,综合流变特性较好。 (3)流线模具结构对正挤压成形喂料的均匀性较为有利;挤压速度过小时棒坯易产生轴向裂纹,挤压速度过大时棒坯致密性不均匀;摩擦系数较小时棒坯易产生心裂,摩擦系数过大时易产生表面裂纹;挤压比越大出口速度越快,变形越剧烈,所需挤压力最大。 (4)采用流线模,挤压速度为10mm/s、摩擦系数为0.5、挤压比为11时,钨基合金正挤压过程变形较为均匀,生产效率较高。依据优化工艺参数,正挤压实验结果与模拟结果基本上相吻合。 (5)当挤压速度为3mm/s、摩擦系数为0.5时,钨基合金螺杆挤压成形过程变形较为均匀,生产效率较高。依据优化工艺参数,螺杆挤压实验结果与模拟结果基本上相吻合。 (6)DEFORM-3D软件能较准确地模拟出喂料挤压过程中坯料的相关信息,为实际正挤压和螺杆挤压过程提供指导。……   
[关键词]:钨基合金;粘度;流变特性;挤压成形;DEFORM软件
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中南大学2011年