FEM and FVM compound numerical simulation of aluminum extrusion processes

1　INTRODUCTIONThefiniteelementmethod (FEM )iswidelyusedinthesimulationofmetalforming processessinceitcandescribethedeformationbehaviorsofma terialsindetails ,especiallyforfreesurfacetracking .ButthemeshsystemiseasytobedistortedfrequentlyduringthedeformationprocessduetoLagrangecoor dinatesareadaptedinFEM .Therefore ,therezoninghastobedoneinordertosimulatethelargedeforma tionprocesses .However,therezoningwilldecreasetheprecisionofsimulationresultsandevenleadthesimulationprocesstobetermi…     

FEM simulation of aluminum extrusion process in porthole die with pockets

In order to investigate the effects of pockets in the porthole die on the metal flow, temperature at the die bearing exit and the extrusion load were contrasted with the traditional die design without the pockets in the lower die. Two different multi-hole porthole dies with and without pockets in lower die were designed. And the extrusion process was simulated based on the commercial software DEFORM-3D. The simulation results show that the pockets could be used to effectively adjust the metal flow and especially benefit to the metal flow under the legs. In addition, the maximum temperature at the die bearing and the peak extrusion load decrease, which indicates the possibility of increasing the extrusion speed and productivity.     

半固态挤压铝／镁合金双金属复合管的有限元模拟

为了研究双金属复合管挤压参数及其结合面的情况与挤压参数的关系,基于热力耦合的有限元原理,采用ABAQUS有限元软件,通过建立合理的有限元分析模型,对Al/Mg双层复合管在半固态多坯料挤压工艺下进行数值模拟研究,得到变形体在不同变形温度下的温度场和应力、应变分布,确定界面比为3-7时的挤压速度和初始温度,优化挤压模具,同时,结合速度分析结合界面的结合情况.     

基于有限元的铝合金反向挤压技术研究

根据铝合金反向挤压技术特点,分析了反向挤压时铝合金挤压出口温度的变化趋势,采用有限元数值模拟的方法模拟了铝合金反向挤压过程,得到了不同挤压速度情况下铝合金挤压出口温度的变化趋势,根据出口温度的变化情况,提出了采用挤压速度逐渐减小的速度曲线来实现反向挤压的等温挤压技术路线。     

FEM simulation of extrusion of 3003 alloy tubes

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎ ｄｕｓｔｒｙｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｏｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ ,ｅｘｃｅｌ ｌｅｎｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｇｏｏｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｃｏｒｒｏｓｉｖｅｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｈｅ 30 0 3ｔｈｉｎｗａｌｌｓｍａｌｌｔｕｂｅｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｏｆａｅｒｏｓｐａｃｅｖｅｈｉｃｌｅｓ.Ｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆ 30 0 3ａｌｌｏｙｔｕ…     

超越齿轮冷挤压复合成形工艺的有限元模拟

对超越齿轮的冷挤压成形方案和改进后的方案进行有限元模拟分析，确认在挤压过程中出现的上部内腔底部塌陷和下部齿裂的原因是由于工件中心部分金属流动较快造成的，从而对生产工艺进行了改进并进行计算机模拟，以此确定挤压后合理的预制坯形状和模具结构。最后指出工艺与模具设计和仿真并行，可有利保障生产工艺的可行性和模具设计的可靠性。     

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。     

角铝型材挤压过程的数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论,对角铝型材挤压过程进行了数值模拟,分析了型材挤压过程中各阶段的网络畸变情况,给出了挤压变形时的流速、应变和应力分布,揭示了造成异型型材挤压时出现扭拧、波浪和弯曲等缺陷的重要原因是变形体内存在一个涡流场,模拟结果为正确地设计型材挤压模具和工艺参数的选择提供了可靠依据。     

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。     

镁合金复合挤压工艺的有限元模拟

研究将普通挤压和等通道角挤压工艺结合而开发出的新型复合挤压工艺。采用有限元技术建立具有不同摩擦系数和不同转角的模型,模拟镁合金复合挤压过程,分析复合挤压力变化特征,以及挤压过程的应变累积情况。结果表明,摩擦系数增大或者通道角减小,复合挤压的挤压力和等效应变增加。摩擦和转角均会引起变形的不均匀性,摩擦因数越大,通道转角越小,其不均匀性越大。在摩擦因数为0.3,通道转角为120°时可以获得较大且均匀的等效应变。     

FEM simulation of aluminium extrusion through two-hole multi-step pocket dies

Multi-hole pocket dies are a type of extrusion tooling setup commonly used across the aluminium extrusion industry for efficient production of solid aluminium profiles. Such dies are designed on the basis of experience and corrected after a number of trial extrusion runs before becoming usable. Computer simulation based on the finite element method (FEM) is in principle capable of predicting metal flow through the dies designed, but it is yet a huge technological challenge to simulate the extrusion process to produce profiles of industrial significance. The present research was attempted to investigate the effect of steps in the die pocket on metal flow to produce two chevron profiles with unequal thicknesses through two-hole dies, by means of 3D FEM simulation of extrusion in the transient state. The results showed that the pocket step could be effectively used to balance metal flow. Extrusion experiments validated the predictions of metal flow, extrudate temperature and the pressure required for extrusion through the pocket dies with three different designs. 3D FEM was demonstrated to be a powerful tool in optimising die design and decreasing the number of trial extrusion runs.     

复杂多腔铝型材挤压过程数值模拟与模具设计优化的实践应用

针对某复杂多腔铝型材,基于塑性成型理论设计挤压工艺与模具结构,并利用数值模拟技术分析验证方案的可行性。根据模拟结果,优化设计模具桥位、分流孔,合理设置阻流块以平衡挤出型材截面各部分的速度均匀性,经过多次改进,型材截面上的速度差值由76.4 mm/s降至30.8 mm/s,降低了59.7%。实践应用结果表明:数值模拟与试模试验相符,根据改进方案优化模具结构可以缩短模具设计和制造周期,减少试模次数,降低新产品开发成本,提高铝型材生产的经济效益。     

复杂截面空心铝型材挤压过程数值模拟及模具结构改进

以某复杂截面空心铝型材为研究对象,利用数值模拟获得挤压过程中金属的流动变形机理,根据模拟结果,提出在焊合室中增设阻流块并调整其结构尺寸和焊合室结构尺寸的改进方案。经过多次改进模具结构后,型材出口处金属流速均匀,数值模拟与试模试验结果吻合,模拟结果为模具结构的改进设计提供了指导。     

镁合金及纯铝连续挤压流动均匀性对比研究

根据连续挤压扩展成形的特点,基于Deform-3D软件建立镁合金及纯铝的刚塑性有限元模型,进行连续挤压过程的数值模拟,分析挤压轮转速、产品宽度和金属流动通道长度对两种材料流动均匀性的影响程度。模拟结果表明:随着挤压轮转速的提高和产品宽度的增大,镁合金及纯铝在模具定径带处的流速均方差均增大,两种材料的增大速率相近,并且镁合金的流速均方差均大于纯铝的;在板材连续挤压扩展成形中,流动通道长度的改变导致纯铝在模具定径带处的流速均方差的变化幅度比镁合金大。     

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.     

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。     

铝质齿轮挤压模设计与数值模拟

对铝质齿轮进行挤压模设计,建立有限元分析模型,获得挤压金属的稳态流动情况,分析速度分布、应力分布和出口位移分布;针对数值模拟结果,对模具提出修改意见,通过修改上模块工作带和下模增加阻流圈的方案,最终加工出来的模具可以生产出合格的产品。     

分流组合模挤压铝合金口琴管的数值模拟

采用刚粘塑性有限元法,在DEFORM-3D有限元商业软件上成功实现了铝合金口琴管分流组合模挤压过程的三维数值模拟,获得了分流组合模挤压过程中材料的流动规律,挤压力、应力场、应变场和温度场的分布,以及模具出口处金属流速的分布情况。通过数值模拟发现,型材出口流速不均匀,造成端面不齐,对此,提出了模具修改方案,通过调节模具工作带的长度,实现了型材挤压出口流速均匀的目的,从而保障了型材的产品质量。模拟结果为模具的优化设计及工艺参数的选取提供了理论参考。     

铝合金板弯曲回弹试验与有限元仿真

采用NUMISHEET'2002会议提出的铝合金板6111-T4大曲率半径纯弯曲回弹试验方案,在不同冲压行程下,对板料不同轧制方向的回弹角、成形力等进行试验研究.基于有限元软件eta/Dynaforrn,运用Hill'48屈服准则和Barlat'89屈服准则,模型分别采用指数强化模型和线性强化模型进行有限元仿真,与试验结果对比表明:随着凸模行程增加,冲压力增大,回弹后夹角增大;采用Barlat'89屈服准则和指数强化模型板料回弹值精度最高,误差为8.86％;采用Hill '48屈服准则和指数强化模型次之,误差为14.67％;屈服准则的选取对预测板料回弹量有较大影响,而强化模式的选取对回弹量的影响则不显著.