平面分流组合模三维实体造型与有限元分析

以有限元软件ANSYS为工作平台,建立了平面分流组合模的三维实体模型,在确定边界条件和工作载荷的基础上,对模具在挤压过程中的温度场和应力场进行了有限元计算。通过对计算结果进行分析发现,在模桥与模芯相接处有较大的应力集中,与出现裂纹的位置相吻合,说明应力集中是模具桥裂的主要原因之一,这一结果与生产实际情况相吻合。     

分流组合模挤压过程数值模拟及模具优化设计

文章利用刚粘塑性有限元软件DEFORM-3D对分流组合模挤压小直径薄壁纯铝圆管过程进行了三维有限元模拟,得出了模具焊合室深度以及工作带长度对挤压力、应力应变、模具应力等物理场量的影响规律,从而对模具结构参数进行优化。模拟结果表明,分流模上模应力集中主要分布在分流桥和模芯部位,下模应力集中分布在工作带附近和焊合室圆角过渡区,焊合室深度和工作带长度对产品质量有很大影响。通过试验得知,加大焊合室深度和工作带长度,可提高产品焊缝强度和表面质量。     

铝型材挤压分流组合模有限元分析与计算

用有限元法对生产建筑用中空方管铝型材的分流组合模的上模进行了计算与分析,结果表明：该模具的应力集中现象特别明显,应力分布极其不均,这无疑将严重影响模具的承载能力与使用寿命。为此,通过改变分流孔的形状和大小,设计了１副新的分流组合模。通过有限元计算,得到了改进后模具的等效应力分布图,使模具的应力分布非常均匀,应力集中明显减小     

爪极热锻模具失效机理的数值模拟与实验研究

针对爪极热锻模具寿命低、耗费大的问题,对热锻成形过程进行金属变形、温度以及模具应力和磨损等有限元分析。为验证有限元分析结果,对实际失效热锻模具进行微观组织和力学性能实验分析。有限元预测的模具受力、磨损和温度与实验结果吻合较好,共同揭示了上模因应力集中开裂失效、下模因磨损和高温软化导致塑性变形失效的机理。     

精冲凸模根部断裂的失效分析

利用扫描电镜对精冲凸模的断口进行微观分析,借助有限元软件对模具进行计算,得到凸模上的应力分布情况。结果表明:凸模根部为脆性疲劳断裂,螺纹孔处的应力集中导致该螺钉固定式凸模发生断裂。     

分流桥宽度对挤压成形的影响及模具应力分析

针对铝型材分流组合模中分流桥的宽度对挤压成形的影响,采用Deform-3D有限元软件对15,20,25 mm这3种不同分流桥宽度下的3003铝合金圆管挤压过程进行数值模拟,得到了挤压力、应力等物理场量的变化规律。模拟结果表明,分流桥宽度为25 mm时,应力分布最均匀,流速均衡性最好;20 mm时,模具的应力集中分布区域最小。模拟结果为模具结构的合理设计提供理论指导。     

冷锻模具应力集中的研究

应力集中往往是引起模具破坏的主要原因,以往都根据经验处理这类问题,无法进行定量分析。随着电子计算机技术的发展,研究这类问题有了有效的数值计算方法——有限元法。本文用有限元法计算了沿锻模内壁轮廓线的应力分布规律以及各种因素(圆角半径的大小、毛坯高度、凹模深度)对应力集中的影响。为模具设计提供了理论依据。文中提供的有限元计算公式和用FORTRAN语言编制的一套计算机源程序,可进行同类模具的计算工作;同时,可算出组合凹模的最佳过盈量,以及不同过盈量时沿模具内壁尺寸的变化。     

新型复合SPD模具应力有限元分析及结构优化

采用商用有限元软件DEFORM-3D对复合SPD (大塑性变形)新工艺——等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)变形过程及模具应力进行了数值模拟。通过变形过程与模具应力分析,综合考虑实际模具结构、模具工作条件等因素,对模具进行了失效分析。结果表明,竖直通道与球形转角过渡圆角处应力集中最显著,与实际上半凹模裂纹源位置一致;凸模头部应力集中及偏载导致未约束的尾部发生失稳,两者都与竖直通道内坯料受反向膨胀力而发生镦粗变形有关。另外,涂覆润滑剂产生的冷热循环热应力也是导致模具早期失效的一个原因。采用预应力组合凹模和凹槽过盈卡配凸模,可以有效解决模具早期失效的问题。     

链轨节锻造数值模拟及模具改进

以某型号链轨节为研究对象,针对其锻造过程中终锻模产生早期失效断裂的问题进行了有限元模拟,发现应力集中是模具发生早期断裂失效的主要原因。根据模拟结果提出了模具的改进方案,重新设计了模具的分模面并增加了模具飞边桥部的高度,对改进后的方案进行了有限元模拟,结果表明,模具改进效果较好,模具最大等效应力由1 380 MPa降至915 MPa,降低了34%,有效减小了模具的应力集中,满足模具的使用要求。     

基于数值模拟的铝型材挤压变形规律的研究(Ⅱ)

在采用有限元模拟技术研究型材挤压变形规律的基础上 ,综合了模具结构主要参数对金属流动速度的影响 ,推出了铝型材挤压模孔工作带设计计算的一般公式 ,并与文献上介绍的实例进行了验证 ,结果基本吻合。可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算。     

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。     

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.     

A APPLICATION OF ANSYS ON A SECTION EXTRUSION DIE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｘｔｒｕｓｉｏｎｄｉｅｓａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｏｌｓｉｎａｎｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎｄｉｅｓａｒｅｔｈｅｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｒｅａｌｉｚｉｎｇｈｉｇｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ,ｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ．ＷｈｅｎＡｌｈｏｌｌｏｗｓｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｅｘｔｒｕｄｅｄ,ｔｈｅｐｏｒｔｈｏｌｅｄｉｅｓｕｓｅｄａｒｅｅａｓｉｌｙｄａｍａｇｅ…     

Numerical Simulation and Experimental Study on Porthole Die Extrusion Process of LZ91 Mg-Li AlloyEI北大核心CSCD

Porthole die extrusion is the dominant process to produce hollow profiles due to its high productivity and capacity in producing complex profiles. In this study, the finite element simulation model of porthole die extrusion of LZ91 Mg-Li alloy was established. The effects of extrusion ratio on strain, temperature and flow velocity were studied, and the welding quality was quantitatively evaluated by means of J criterion. The experiments of porthole die extrusion were carried out by varying extrusion ratios. The microstructures of as-cast, homogenized and extruded LZ91 Mg-Li alloy were examined. The results show that the materials near the bridge surface and at the bottom of the bridge have large deformation, while the materials inside the portholes have small deformation. Moreover, with the increase of extrusion ratio, the effective strain of material is increased. Due to the heat generated by plastic deformation and the heat dissipation caused by profile cooling, the temperature of the material on the top of bridge is increased, while that of the material near the die exit becomes lower. The welding quality in the central area of weld seam is lower than that in the edge area of weld seam. With the increase of extrusion ratio, the welding quality is improved. More nucleation is generated in welding zone due to its large strain, resulting in the formation of fine grains. However, the dynamic recrystallization is not complete in the matrix zone, and some coarse grains still remain. Moreover, the material temperature becomes higher with high extrusion ratio, and the phenomenon of grain growth is observed.     

椭圆形类铝型材挤压模优化设计

根据生产实际中存在的问题,以调节挤压型材金属流速和流量为目标,应用有限元模拟技术,对椭圆形铝型材挤压模分流桥部位结构进行了优化,在降低挤压力、提高模具强度、平衡金属流速等方面都取得了显著效果,该方法对铝型材挤压模设计具有重要的指导意义。     

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。     

蝶形模具挤压过程的数值模拟

在Simufact9.0软件平台上,采用基于Euler网格描述的有限体积法,对蝶形模具非稳态挤压过程进行数值模拟,并与传统模具进行对比.数值模拟结果表明:当采用蝶形模具挤压方型管材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时的更加均匀,分流桥上端及焊合室的死区减小;挤压力曲线平稳,没有明显的突变,突破分流孔的挤压力较传统模的降低约72.2%,最大挤压力降低约17.3%;模具的等效应力分布更加均匀,最大等效应力降低约11.2%,模具的使用寿命提高,且分流桥的弹性变形减小,模芯的稳定性提高.     

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。