平面分流焊合成形力的工程简易算法

平面分流焊合模在有色金属型材挤压中得到较多的采用，本文结合金属流动的数值模拟结论和对ＭＢ２合金实际单位挤压力的研究结果，给发流焊合挤压力的工程简化计算与实际相比，工程相对误差小于１０％，可供实际参考。     

焊合室深度及焊合角对方形管分流模挤压成形质量的影响

基于Deform-3D有限元分析平台,采用所开发的焊合过程网格重构技术,分析方形管分流模双孔挤压时焊合室深度及焊合角对成形质量的影响。结果表明:焊合面平均静水压力、分流桥底部等效应力及模芯最大偏移量随焊合室深度的增加而增加;综合考虑焊合质量、模具应力集中及型材尺寸精度等因素,分流模合适的焊合室深度为10～16mm;随着焊合角的增加,焊合室内死区体积及挤压力均增大,而模芯最大变形偏移量呈减小趋势;综合考虑焊合角对挤压过程死区大小、模芯的稳定性及挤压力大小的影响,分流模合适的焊合角为30?～45?。实验结果和模拟结果在金属流动景象、死区位置、死区形状等方面吻合较好。     

AZ91镁合金管转角扩径分流挤压成形工艺分析及模具设计

根据目前扩径挤压技术存在的问题，提出了一种新的镁合金管转角扩径分流挤压技术。扩径挤压的管材外径大于挤压坯料的外径，而传统的挤压管材外径小于挤压坯料外径。扩径分流挤压方法可实现小直径坯料挤压大口径管材，可降低挤压力以实现小吨位设备挤压大口径管材。还可利用转角剪切变形增加预焊合金属变形量，提高镁合金再结晶程度，提高生产效率，节约成本。设计了转角扩径分流挤压模具，并通过有限元法分析了AZ91镁合金扩径分流挤压成形过程。结果表明，整个挤压过程中金属流动顺畅，无折叠和充填不满等缺陷；通过控制工艺参数可控制温升在合理范围内，经过转角变形后等效应变达9.0左右，焊合室内焊合压力可达230 MPa,完全满足焊合要求；在所研究的参数范围内，焊合压力随着挤压速度的增加先增加后减小，随着挤压温度的增加焊合压力逐渐减小。     

微通道扁管挤压成形模拟及焊合质量的预测

采用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对微通道扁管的挤压成形进行数值模拟,得到两种分流模具挤压微通道扁管时焊合面上静水应力、等效应力和金属速度的分布以及变化规律。利用Donati提出的K参数法对两种模具的焊合面焊合质量进行预测对比,得到平面模和球面模的焊合面焊合质量指标Kad值分别为154.7和196.0,表明球面模挤压得到的扁管焊合质量优于平面模。通过实验测量两种模具挤压得到扁管的爆破压力分别为18.5MPa和26.0MPa,表明球面模挤压扁管的承压能力高于平面模,并进一步验证了预测结果。     

6061铝合金异形管材分流挤压模拟研究与优化

基于刚粘塑性有限元理论,采用DEFORM-3D有限元软件,对6061铝合金异形管材分流挤压工艺过程进行了数值模拟,揭示了挤压力的变化规律和坯料金属温度的分布规律.通过虚拟正交试验,获得了影响挤压力峰值的因素主次顺序为:工作带长度L＞焊合角θ＞焊合室深度h.以降低挤压力峰值为优化目标,获得了该规格6061铝合金异型管材分流挤压工艺最优水平组合为焊合室深度h=20mm,焊合角θ=35°,工作带长度L=5mm.     

平面分流模的二维FEM流动模拟

采用专用有限元模拟软件对平面分流模的挤压焊合过程进行了二维数值模拟,得到了平面分流组合模中挤压有从开始分流到焊合,至稳定流动状态的各个中间过程的变形网格图、外廓形状等结果,以及在焊合室中形成的缺陷－－“空泡”,其模拟结果与实际结果相吻合,对生产具有积极的意义。     

挤压速度对6063铝合金管材焊合强度的影响

通过建立6063铝合金多孔分流模挤压过程的三维有限元模型,研究不同挤压速度下挤压力、焊合面温度、焊合压力和材料有效应力等参数的演变规律及其对焊合质量的影响,建立预测铝合金方管焊合质量的评价模型,并采用膨胀实验验证模型的准确性。结果表明:随着金属流入分流孔、焊合室和定径带,挤压力逐渐增大并达到峰值,而后缓慢降低;随着挤压速度的增大,焊合面温度、焊合压力和有效应力逐渐升高,焊合质量系数k值逐渐降低。膨胀结果表明,最大载荷处的位移与k值呈正相关,说明所建立的k值模型具有较高的精度。     

方形管分流模双孔挤压过程中金属的流动行为

采用Deform-3D有限元软件,结合基于逆向工程的焊合面网格修复技术,建立方形管分流模双孔挤压时包括焊合过程在内的全过程的三维有限元数值模拟方法,分析分流孔的配置方案对金属流动行为、挤压力、挤压温度及成形质量的影响。结果表明:中间分流孔与位于两侧分流孔的面积比值Q1/Q2是影响金属流动均匀性、焊缝位置和制品平直度的重要因素,比值Q1/Q2为0.93～1.03时,挤出的方管平直度好;分流孔外接圆直径和挤压筒直径的比值对挤压过程中温升的影响较小,而对挤压力有一定的影响,当该比值为0.82时挤压力最小,该比值超过0.82时挤压力明显增加。     

铝型材分流模设计的新方法

本文将铝型材分流模的焊合室设计在上模,改变了通常将分流模焊合室设计在下模的作法.这使模具加工制作容易,装配精度提高;降低了摩擦阻力,改善了模具的受力条件,使挤压力减少,型材成形容易;脱模快,避免了模具长时间腐蚀,大幅度地提高了模具的使用寿命和节省原材料.     

浅析模具结构对挤压力的影响

结合生产实际，分析了模具结构（金属流程、孔形状、焊合室高度、工作带长度等）对挤压力的影响，找出了原因，提出了一些改进措施。     

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.     

Investigation on Effects of Die Orifice Layout on Three-Hole Porthole Extrusion of Aluminum Alloy 6063 Tubes

Currently, with the increasing demand of high production output, much attention is paid to the research and development of multi-hole extrusion die. However, owing to the complexity of multi-hole porthole extrusion technology, it has not been applied widely in practice for the production of aluminum profiles, especially for porthole die with an odd number of die orifices. The purpose of this study is to design a three-hole porthole die for producing an aluminum tube and to optimize the location of die orifices based on computer-aided design and engineering. First, three-hole extrusion dies for different locations of die orifices are designed. Then, extrusion processes with different multi-hole porthole dies are simulated by means of HyperXtrude. Through numerical simulation, metal flow, temperature distribution, welding pressure, extrusion load, and die stress, etc. could be obtained, and the effects of the location of die orifices on extrusion process are investigated. With the increasing distance between die orifice and extrusion center (described as eccentricity ratio), metal flow becomes nonhomogeneous, and twisting or bending deformation of profile occurs, but the welding pressure rises, which improves the welding quality of profiles. However, the required extrusion force, billet and die temperature, die displacement, and stress induce no significant changes. In comparison with the extrusion force during single-hole porthole extrusion, there is 18.5% decrease of extrusion force during three-hole porthole extrusion. Finally, design rules for this kind of multi-hole extrusion dies are summarized.     

分流组合模挤压的有限元模拟与模具设计评价

为探讨分流组合模挤压成形规律,选择分流孔内斜度、外斜度、焊合室高度和工作带长度为变量设计了9副模具,提出了模具设计的无量纲单指标评价因子和综合评价函数,用DEFORM_3D软件实现了分流组合模挤压铝管材的有限元模拟,获得了挤压材料焊合面上的静水压应力场、等效应变场和模具峰值应力,进而对模具设计评价指标进行了极差分析,得到了最优模具设计,模拟分析结果与试验数据吻合良好。研究表明:分流组合模焊合室高度H与工作带长度L的比值对综合评价函数影响很大,应作为设计变量。     

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。     

基于数值模拟的挤压参数对AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压焊合压力的影响规律研究

提出了一种镁合金管材转角焊合室分流挤压新工艺,该工艺可在有效延长焊合室长度和焊合时间前提下保证舌针刚度,从而保证管材尺寸精度,并且可通过转角剪切变形机制增加预焊合金属变形量和动态再结晶程度,从而有利于提高管材性能和焊缝焊合性能。利用有限元法揭示了转角焊合室分流挤压成形过程中金属的流动特征,应变分布特征和焊合室内的静水压力分布特征。结果表明,整个挤压过程无金属折叠,从而保证管材的表面质量;流经转角后预焊合金属变形量明显增加,有利于提高管材质量和焊缝质量。最后,研究揭示了坯料初始温度,挤压速度和模具转角对焊合室内静水压力的影响规律。结果表明,随着挤压速度的增加和模具转角的增大,转角焊合室内静水压力增大;随着坯料预热温度的增加,转角焊合室内静水压力呈先增大后减小的趋势。     

空心铝型材分流组合挤压模CAD系统开发

利用面向对象的设计思想,采用对象模型技术(object modeling technology,OMT)方法,确定了铝型材分流组合挤压模CAD系统的整体构架。用UG/OPEN API接口和UG/OPEN GRIP语言的功能,开发了空心铝型材分流组合挤压模CAD系统。实例证明,利用该系统可以方便地设计出参数化的铝型材分流组合挤压模。用有限体积法模拟铝型材挤压过程,分析金属流动、应力的变化,为优化挤压模结构提供依据。     

铝型材挤压分流模自动建模探讨

分析了铝型材挤压分流模传统三维建模方法的局限性和关键问题的解决思路，提出由部分到整体的建模方法，实现了铝型材挤压分流模具三维参数化设计和计算机辅助自动建模。     

挤压速度对铝型材分流模寿命影响的模拟分析

挤压速度是影响铝型材分流模寿命的主要因素之一。不同挤压速度下,模具所受温度和压力不同,对模具寿命产生直接影响。以矩形管铝型材挤压为例,利用Deform有限元分析软件对挤压过程进行数值模拟,得到不同挤压速度下分流模温度和压力变化情况。结果表明:随挤压速度的增大,分流模各工作部位温度逐渐升高,而所承受压力则先降低后升高。探讨了温度和压力的改变对模具寿命的影响机制,指出挤压速度对模具寿命的影响表现为加速模具各工作部分的塑性变形、磨损和应力集中部位失效,以及加剧挤压模的冷热疲劳现象。     

Experimental and Finite-Element Method Study of Zn-22Al Alloy Pipe Hot Extrusion Using a Porthole Die

To reduce the pollution caused by lead alloys, environmentally friendly alloys are selected to fabricate metal tubes for delay detonators. Zn-22Al alloy was selected in this study as the tube metal because of its high environmental friendliness and low cost. The first step in metal tube production is to prepare a pipe. In this study, the Zn-22Al alloy was hot extruded using a porthole die. A finite-element method (FEM) was used to optimize the porthole-die extrusion of the Zn-22Al alloy pipes. The flow stress data for the alloy in the temperature range of 200-350 °C and strain rate range of 0.1-10 s^?1 were measured. The FEM results showed that two stages existed for any random position of the interface during porthole die extrusion, viz., the bonded interface-forming period, and the post-bonded period. The dead-metal zones existed at the corners between the container and die face and between the bottom and sidewall of the welding chamber. The effects of the extrusion temperature and the chamber height of the die on the welding quality index were studied. Pipes with an outer diameter of 18 mm and an inner diameter of 10 mm were fabricated successfully by the hot-extrusion method at 200 °C using a porthole die with a chamber height of 15 mm.