铝合金深冷挤压切削加工有限元仿真及实验研究

作     者：殷晓龙 吴亚威 王志林 郭润宇 王婉 马少彬 张素香 徐景霞 YIN Xiaolong;WU Yawei;WANG Zhilin;GUO Runyu;WANG Wan;MA Shaobin;ZHANG Suxiang;XU Jingxia

作者机构：中原工学院机电学院郑州450007 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2024年第16卷第8期

页      面：130-137页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52105499) 中原工学院学科青年硕导培育计划(SD202406) 中原工学院基本科研业务费专项资金项目(K2022YY001) 中原工学院青年骨干教师资助项目(2024XQG09) 

主　　题：深冷挤压切削 有限元模拟 等效应变 应变率 成形能力 微观组织 

摘      要：目的为提升大变形技术的加工效率和质量,消除变形热带来的影响,提出一种基于传统切削的深冷挤压切削(Cryogenic Temperature Extrusion Machining,CT-EM)工艺,并通过数值模拟与实验验证了该方法的可靠性。方法利用DEFORM软件中的点追踪与流动网格法对不同切削压缩比(1.4、1.6、1.8)条件下的等效应变、应变率及切屑成形过程进行了有限元模拟,开展了切削实验,并对切屑的形貌及微观组织进行了分析。结果挤压切削分为初始切入、切屑成形以及稳定成形3个阶段,第二变形区的网格畸变最严重;等效应变随着压缩比的增大而增大,其值在1.2~1.6之间,与计算值较吻合;等效应变率产生于第一变形区宽度为200~250μm的区域,且CT-EM具有更高的等效应变率;CT-EM制备的切屑带材表面粗糙度低、裂纹少、成形能力更优,切屑内的微观组织被强烈细化(200 nm),达到了超细晶结构,且产生了大量的位错缠结区。结论深冷处理可提升7系铝合金切削加工时的成形能力,晶粒细化是较大的等效应变与应变率共同作用的结果,模拟数据对实验结果有较好的支撑。