Prosessoptimalisering og ytelsesanalyse av Ti-B25 titanlegeringsrørekstrudering
For å akselerere bruken av Ti-B25 titanlegering i skipskommunikasjonssystemer, brukte denne studien DEFORM-3D endelig elementprogramvare for å simulere rørekstruderingsprosessen under betingelser med deformasjonstemperatur på 900 grad og tøyningshastighet på 0,1 s^-1 basert på den konstitutive ligningen etablert i det tidlige stadiet og prosessparametrene optimalisert av det varme arbeidsdiagrammet, og verifisert det gjennom faktiske ekstruderingseksperimenter. Resultatene viser at under denne prosessbetingelsen ble et Ti-B25 titanlegeringsrør med en diameter på 62 mm × 12 mm vellykket ekstrudert, med utmerket overflatekvalitet og rekrystalliserte korn i strukturen. Etter oppløsningsaldringsbehandling ved 830 grader /1t + 600 grad /8t, viste røremballasjen utmerket styrke-plastisitetstilpasning, som fullt ut oppfylte brukskravene til skipsantennerør.
I. Finitt element modellkonstruksjon
1. Geometrisk modell
Figur 1 viser et skjematisk diagram av det ekstruderte emnet og dysen. Den tredimensjonale modellen av emnet, ekstruderingssylinderen og ekstruderingsstangen ble konstruert ved hjelp av SolidWorks-programvare og konvertert til en STL-fil som kan gjenkjennes av DEFORM-3D-programvaren.
For å forbedre beregningseffektiviteten var bare 1/4 av røret finmasket (se figur 2) for å sikre nøyaktigheten og konvergensen til simuleringsprosessen.
2. Konstitutiv modell
Basert på den forrige studien om høytemperaturdeformasjonsoppførselen til Ti-B25 titanlegering, bruker denne simuleringen en spesifikk konstitutiv ligning (den spesifikke formelen er utelatt her og vist i form av et bilde), som nøyaktig beskriver den reologiske oppførselen til materialet ved forskjellige temperaturer og tøyningshastigheter.
3. Parameterinnstilling
I henhold til det termiske prosesseringsdiagrammet for Ti-B25 titanlegering, er deformasjonstemperaturen valgt som 900 grader og tøyningshastigheten er 0.1 s^-1 . Samtidig settes friksjonskoeffisienten mellom emnet og dysen til 0,3 og varmeledningsevnen settes til 5. Simuleringsprosessen bruker en trinnstørrelse på 0,5 mm, totalt 600 trinn, og dataene lagres hver 2 trinn for å sikre at simuleringsresultatene er fullstendige.
II. Simuleringsresultater og analyse
1. Stressfeltanalyse
Figur 3 viser spenningsfeltfordelingen av Ti-B25 titanlegeringsrørblokker på forskjellige stadier under ekstruderingsprosessen. I det tidlige stadiet er den store spenningen konsentrert til hodet og halen av røret; ettersom ekstruderingen skrider frem, øker spenningen betydelig etter at frontenden går inn i ekstruderingsrøret, og spenningen frigjøres raskt etter å ha passert gjennom dimensjoneringsbeltet. Den maksimale ekvivalente spenningen fortsetter å vises ved radius av ekstruderingscylinderdysen.
2. Stamfeltanalyse
Figur 4 viser endringene i tøyningsfeltet under ekstruderingsprosessen. Den initiale belastningen er liten, og når røret passerer gjennom dimensjoneringsbeltet, øker belastningen kraftig, spesielt i radiusen til dimensjoneringsbeltet, som er lett å danne en deformasjonsdødsone, og spesiell oppmerksomhet bør vies.
3. Temperaturfeltanalyse
Figur 5 viser temperaturfeltfordelingen under ekstruderingsprosessen. I det tidlige stadiet avkjøles overflaten av røret på grunn av varmeveksling, og deformasjonsdelen varmes opp på grunn av omdannelsen av plastisk deformasjonsarbeid til varmeenergi, noe som resulterer i alvorlig ujevn temperaturfelt. Den høyeste og laveste temperaturforskjellen er 170 grader, noe som tyder på at deformasjonstemperaturen må kontrolleres strengt og formdesignen må optimaliseres.
III. Ekstruderingseksperiment med rør
1. Overflatekvalitetsevaluering
Eksperimentet bruker parametrene deformasjonstemperatur 900 grader, tøyningshastighet 0,1 s^-1 og ekstruderingshastighet 50 mm/s for ekstrudering. Som vist i figur 6 har det ekstruderte røret høy retthet og glatt overflate, men det er små feil i frontenden på grunn av plutselig temperaturfall og ustabil deformasjon, som er et normalt fenomen.
2. Romtemperatur mekaniske egenskaper
Gjennom solid aldringsbehandling viser Ti-B25 titanlegeringsrøret utmerket styrke-plastisitets-tilpasning, og oppfyller de strenge kravene til skipsantennerør. Dette resultatet verifiserer nøyaktigheten til numerisk simulering og rasjonaliteten til prosessparametere.
