滚珠热旋压法优化镍钛合金管形模拟：性能与工艺探讨

本文主要探讨了镍钛形状记忆合金管的高效成形技术——滚珠热旋压成形过程中的数值模拟。镍钛形状记忆合金因其独特的形状记忆效应、超弹性、耐蚀性和生物相容性，在生物医疗器械等领域具有广阔的应用前景，然而其管材加工难度大且成本较高。传统的加工方法如拉拔和挤压存在诸多问题，如产生织构、加工硬化和表面质量问题。 作者们针对这一挑战，通过刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行模拟，着重研究了在不同初始温度下，管坯在滚珠热旋压过程中的温度场、应力场和应变场变化。研究发现，当管坯在滚珠热旋压时，主变形区域的温度可升高超过100℃，过高的初始温度会导致温升过高，不利于控制产品质量和防止过热损伤，因此选择合适的初始温度至关重要。 此外，数值模拟结果显示，旋压过程中主变形区处于三向压应力状态，这种状态有利于增强材料的塑性，使得管材能够承受更大的塑性变形，提高成形效率。并且，应力和应变的分布呈现出从外壁向内壁递减的趋势，意味着外壁更易于满足塑性屈服准则，这在实际加工中意味着可能需要关注内外壁的均匀变形。 在旋压载荷方面，随着温度上升，各方向的载荷都会有所下降，其中轴向载荷远小于径向和切向载荷，这表明在优化工艺参数时，应优先考虑控制径向和切向的应力分布。通过这些数值模拟结果，研究者能够为镍钛形状记忆合金管的滚珠热旋压成形提供理论指导，以提升产品质量和生产效率。 本论文通过对镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形过程的数值模拟，揭示了关键的工艺参数和力学行为，为优化此类材料的加工工艺提供了科学依据，对于推进镍钛形状记忆合金在精密工程领域的应用具有重要意义。