第六讲 实心铝型材挤压模具优化设计（2）

第六讲实心铝型材挤压模具优化设计（２）沈阳新光模具制造公司赵云路西南铝加工厂刘静安４导流模的设计导流模，又叫导向模。其实质是在型材模前加放一个导料模，其形状为与型材外形相似的坯料，然后再进行第二次变形，挤出各种断面的型材，采用导流模不仅可增大坯料与型...     

大断面实心铝型材导流模的设计分析

实心铝型材在挤压生产和模具制造方面具有较为容易的特点,因而得到了广泛的应用。而实心型材生产中模具是关键。为了降低生产成本,在实际生产大断面实心型材时都采用导流宽展模。通过实际例子介绍了大断面实心型材导流模的设计。模具设计中的有关参数如模具结构、金属的流速与供应、宽展设计、模孔弹性变形补偿等已经在生产实践中得到验证,表明它们是可行的和有效的,供同行参考。     

双孔模型材挤压过程的有限元分析

本文采用大变形弹塑性有限元理论 ,对双孔模型材挤压成形过程进行了有限元分析。模拟了双孔模非对称角铝型材挤压变形过程 ,获得了挤压变形时网格畸变、流速、应力和应变分布 ,展示了型材挤压件变形不均匀细节。并与单孔模型材挤压过程进行了比较 ,发现双孔模[1] 挤压时 ,变形体内存在两个互为相反方向的涡流场 ,它们相互抵消 ,从而可以消除型材挤压过程中产生的扭拧、波浪、弯曲等缺陷。为提高挤压件质量 ,优化设计多孔型材挤压模以及制定合理的工艺 ,提供了理论依据     

基于FEM的铝型材分流焊合挤压过程数值模拟

铝型材的分流焊合挤压相对于其它传统的挤压方法,在生产中空型的管类型材时具有非常大的优势.本文基于FEM方法,利用DEORM-3D对薄壁铝合金圆管型材进行了从分流-焊合-挤出成形的全过程模拟.得到了挤压过程中的网格变形图和行程载荷曲线.同时针对分流模变形抗力大的特点,进行了模具的受力变形分析,对挤压过程中模具可能出现的失效进行预测.模具应力分析结果表明,分流孔及其模芯处变形量大,应力集中明显,容易磨损,设计模具时应重点考虑这些部分,以提高模具寿命.其模拟结果为模具设计和工艺参数选择提供理论依据.     

大型带筋薄壁圆管铝型材挤压成形数值模拟

以某大型带筋薄壁圆管铝型材为研究对象,建立了大型带筋薄壁圆管铝型材穿孔针挤压成形有限元数值模型.基于数值模拟结果,开展了导流室轮廓和工作带长度优化.研究结果表明,大型带筋薄壁圆管铝型材存在材料流速、断面温度极不均匀的问题,型材筋部的材料流速极快,最高达到了724 mm·s-1,而型材圆弧部分的流速很慢,最低仅为3.07...     

铝型材宽展挤压数值模拟及模具参数优化

在Deform-3D分析软件平台上,以卷帘门三扇门片为例,采用有限元法对铝型材宽展挤压过程进行了数值模拟,分析了铝型材宽展挤压金属流动过程及变形规律。通过对不同导流孔尺寸宽展挤压模拟结果进行对比分析,得出导流孔中段宽度L取值为19 mm时,金属流出模孔流速均匀,能够实现平稳挤压。根据数值模拟结果设计出的宽展模具能够顺利挤出合格的型材,说明有限元数值模拟能够为宽展模具设计提供有力的技术支持。     

铝型材悬臂类模具挤压成形数值分析与研究

基于HyperXtrude铝型材模具热挤压仿真系统,以简单U形悬臂模为例,对比研究了不带导流和带导流两种不同铝型材悬臂类挤压模具结构在稳态挤压过程中的型材流速、型材质量、模具强度等方面所存在的普遍规律,获得了与实际一致的结果。     

铝型材挤压分流模工况分析及其受力变形研究现状

通过对铝型材挤压分流模工作状况的分析,说明其在复杂的工况下会发生一定的变形,尤其是模芯部分,这不仅降低了产品的尺寸精度和表面质量,也降低了其寿命.介绍了国内外应用有限元方法对铝型材挤压过程研究的状况,提出了对铝型材挤压过程中分流模的变形进行有限元数值模拟研究的思路,为模具的科学、合理设计提供依据,以达到提高产品尺寸精度,提高模具寿命的目的.     

大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟

通过采用有限元法与有限体积法相结合,并在有限体积法中进行分步计算的模拟方法,在MSC Super-forge有限元商业软件上成功实现了薄壁大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟仿真,获得壁厚t=1.0 mm、挤压比λ=98.27的卷闸门型材挤压过程的材料流动速度场、应力场、应变场、温度场分布图,数值模拟结果与理论分析结果吻合较好。结果表明:采用带导流槽的平模挤压大尺寸、大挤压比型材,可有效分配金属,平衡金属流动速度。     

半空心铝型材保护导流式分流模结构

介绍了半空心铝型材挤压模的研究现状,分析了针对半空心铝型材的5种模具结构,包括整体式平模、镶嵌式分流模、遮盖式分流模、吊挂式分流模和切割式分流模。提出了一种新的半空心铝型材挤压的保护导流式分流模具结构,结合具体实例,介绍了这种保护导流式挤压模结构,详细分析了这种结构的组成和参数选择,主要包括分流孔的设计、挤压机能力的选择、分流桥的结构、应力间隙和工作带的选择,并给出了模具强度校核方法。根据挤压结果,与传统平面模、切割式分流模进行了对比。结果表明,这种新型模具结构简单、便于加工,可显著提高模具强度和寿命。     

挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响

挤压速度和摩擦状态是铝型材挤压过程中的重要工艺条件,对挤压产品的质量、挤压力、模具寿命和生产率等具有直接影响。文章以一异型铝型材挤压件为例,采取塑性剪切摩擦模型,使用3种挤压速度和6种摩擦因子的不同组合分别进行挤压过程数值模拟,得到不同参数下模具受力、挤压件温度分布变化及材料流动速度的变化等情况,研究讨论了挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响规律。研究结果为挤压生产实践提供了一定的理论指导与参考。     

直齿圆柱齿轮精锻工艺锻靠阶段的上限分析

本文利用上限法， 由有实验依据的上限流动模型， 建立了直齿圆柱齿轮精锻工艺锻靠阶段的动可容速度场， 获得了与实验结果吻合较好的上限解， 并利用该上限解分析了精锻时冲头直径、摩擦条件、凹模型式等因素对变形力的影响。研究结果表明： 采用活动凹模和终锻时开式模锻的精锻工艺方案，所需的单位流动压力约为屈服应力σｓ 的８７５ 倍；在齿根飞边区与上模或活动凹模间的摩擦磨损最严重； 改善模具的润滑条件， 可大幅度地降低变形力。     

薄壁筒身插入式内坡口全焊透法兰焊接变形控制

详细介绍了核电站汽水分离再热器（简称MSR）产品中大直径薄壁压力容器插入式法兰的连接方式和法兰变形情况,以及焊接工艺对产品法兰密封面变形和机械加工尺寸的影响,通过对不同规格法兰在不同参数条件下焊后变形实测结果和统计数据的分析,总结归纳了这类焊透结构插入式法兰变形的一般规律及其产生变形的主要工艺因素和预防措施,对于指导同类产品的制造具有较高的实用价值。     

长芯棒连轧管变形区金属的三维塑性流动

采用条元法,以长芯棒连轧管轧制变形区的出口环向位移作为待定参数,根据能量最小原理,求出出口环向位移的最优解,进而确定变形区塑性流动速度场。条元法具有计算准确、费用低、输入数据简单等特点,为长芯棒连轧管塑性理论分析提供了一种新的、有效的计算方法。     

喷射成形共晶铝硅合金的成形性研究

本文即针对喷射成形共晶铝硅合金成形性进行研究 ,采用Gleeble15 0 0实验机进行压缩比实验 ,并同时量测流动应力。本研究以涡卷式压缩机用之涡卷转子为载具 ,进行共晶铝硅合金锻件的开发分析。试锻结果确认喷射成形共晶铝硅合金具有近似于 60 61及 40 3 2的成形性 ,在相同锻造条件下 ,涡卷端面平面度与 60 61及 40 3 2并无显著差异     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

确定挤压凹模模孔位置的局部挤压比法

本文对复杂断面型材的挤压给出了确定模孔位置的局部挤压比法。该方法假设挤压时金属为稳态流动，按金属的流动规律划分变形区，给出局部挤压比的概念，选择局部挤压比与总挤压比之差作目标函数，优化模孔位置。按此方法设计的挤压模可减小金属流动的不均匀性，并较大可能地得到平直的挤压制品。     

SiC颗粒增强金属基复合材料成形性能研究

对一种ＳｉＣ颗粒增强铝合金基复合材料的锻造和挤压成形性能进行了研究，绘制了该材料的锻造成形极限图。研究了塑性成形对该材料微观组织的影响和成形的力能变化规律，结果表明：该材料的塑性变形是通过基体的塑性变形来实现的；在热变形时，ＳｉＣ颗粒能够通过转动来调整方位，形成沿金属流动方向的定向分布；塑性成形有助于细化ＳｉＣ颗粒，促进颗粒的均匀分布；材料在热锻时存在一强化极限，与此强化极限对应的变形程度随锻造温度的降低而增大；材料的成形极限与变形温度和变形速度等条件有关。     

铝合金锻件成形工艺及三维有限元分析

为了揭示叶轮件模锻成形过程中金属的变形流动规律,采用有限元模拟对不同形状坯料成形过程的塑性变形流动行为进行对比分析.结果表明:叶片处是较难以充填成形的部位,且随着截面位置的下移,金属向该处型腔充填流动的趋势更为显著;与圆柱形坯料相比,阶梯形坯料成形过程中叶片部位更易于被充填成形,金属流动的均匀性也较好;通过工艺实验验证了利用阶梯形坯料可一次性成形出尺寸精度和性能均符合设计要求的叶轮锻件.     

V形面喷涂成膜数值模拟

目的 建立V形面喷涂成膜仿真模型,深入研究V形面喷涂成膜特性,为优化喷涂喷枪轨迹及获取理想涂膜提供理论支撑。方法 采用欧拉–欧拉方法建立包含喷雾流场模型和喷雾沉积模型的V形面喷涂成膜模型,结合动态自适应加密技术和SIMPLE算法,求解分析喷雾流场规律和涂膜厚度分布特性及形成机理,开展喷涂实验验证所建模型及成膜特性的正确性。结果 随着Z轴距离的增大,喷雾流场横向雾形由椭圆形变为长条状,纵向雾形在长轴方向上近壁面时与平面喷涂差别较大。相较平面喷涂,外壁喷涂喷雾覆盖范围广,内壁喷涂结果相反,且喷雾横向扩展程度与Z轴坐标值均呈线性关系。V形面内外壁喷涂涂膜均呈椭圆形,且膜厚均沿径向递减。外壁喷涂涂膜光环宽度最大,涂膜厚度值普遍低于平面喷涂;内壁喷涂涂膜光环宽度最窄,短轴方向涂膜厚度值普遍高于平面喷涂。随着V形面角度变大,涂膜中心厚度不断增加。涂膜厚度值在短轴方向均呈单峰分布,而在长轴方向上,外壁喷涂涂膜厚度均呈双峰分布,内壁喷涂涂膜厚度分布随角度变化有差异。结论 建立的喷涂成膜模型用于V形面喷涂成膜过程仿真是有效的,V形面较大地改变了喷涂过程中的喷雾流场特性和涂膜厚度分布特性。