基于PID算法和有限元模拟的空心铝型材分流模等温挤压速度曲线设计

利用增量式PID控制算法和有限元模拟相结合的方法,研究复杂空心铝型材的等温挤压过程.以最大挤压力和生产效率确定挤压速度范围.以二次相的较优固溶温度为目标温度,获得实现等温挤压的挤压速度-行程曲线.研究结果表明:在常规等速挤压过程中,随着挤压行程的增加,型材出模口横截面的平均温度先迅速升高后缓慢上升.随着挤压速度的增加,...     

基于有限元技术的大型6061无缝管挤压温度变化规律研究

分析了铝锭坯在挤压容室的热量变化情况,采用有限元软件对大型6061无缝管材挤压过程进行了三维热力耦合数值模拟,得到了不同挤压速度下力与行程的关系曲线以及铝管在模具出口处的温度和挤压行程的关系曲线.在模拟的基础上提出了将挤压速度沿挤压行程分段,通过挤压制品出口温度反馈,采用比例调节系统闭环调节挤压速度,实现特大铝型材等温挤压的新方法.在100MN油压双动铝挤压机上采用模拟的参数进行了生产验证.     

大型无缝铝管材固定针挤压工艺研究

介绍了几种无缝铝管材挤压工艺,采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,对大型无缝铝管材固定针挤压工艺进行了研究。分析了固定针挤压时穿孔针的受力情况,建立了穿孔针受力的力学计算公式,得出了穿孔油缸系统压力变化公式。采用有限元数值模拟的方法,对无缝铝管材固定针挤压工艺进行了数值模拟,揭示了无缝铝管材挤压过程中穿孔针上拉力与行程曲线的变化规律,据此,提出了实现无缝铝管材固定针挤压工艺的技术路线。研究结果在55 MN油压双动短行程铝挤压机上进行了实验验证。     

Ram speed profile design for isothermal extrusion of AZ31 magnesium alloy by using FEM simulation

In the conventional hot extrusion of metallic materials,the temperature of the workpiece varies during the whole extrusion process,leading to the non-uniformity of the product dimension,microstructure and properties.In the present research,a simulation model based on the principle of PID control was developed to establish ram speed profiles that can suppress the temperature evolution during the process to allow for isothermal extrusion.With this simulation model,the real-time extrusion ram speed was adju...     

铝合金反向挤压中的粗晶组织

铝合金反向挤压过程中,不同的挤压工艺条件对粗晶组织将产生不同的影响。结果表明,通过调整模具工作带长度、控制挤压温度和挤压速度,可以减少粗晶组织的产生。     

铝合金筒件侧向等温挤压成形的金属流动分析

尾翼筒体结构件为某飞行器重要零件,采用铝合金等温挤压成形代替传统的钢质工件机械加工能有效提高材料的利用率、降低生产成本。通过分析形状特征,本文提出反挤压带通筋的筒体和侧向挤压凸台两步成形的方法。侧向挤压是成形的关键,通过数值模拟分析了侧向挤压过程中金属质点的流动方向、速率及等效应变的变化。结果显示:成形时,金属质点流线清晰、完整;金属流动速度均匀,层次分明;筋部产生的等效应变可增强性能,筒壁处的应变小,对筒壁性能无影响。最后通过实验,印证了模拟结果,进一步论证了该工艺的可行性。     

连续挤压与正挤压在扩展成形中的对比分析

通过有限元数值模拟分析了连续挤压较常规正挤压更能实现铜的更大扩展比挤压的原理。在连续挤压扩展模型的基础上建立了与之相对应的常规正挤压模型,对两种模型下金属的流动特性进行了对比分析。连续挤压与正挤压相比,由于在挤压轮槽区,受到挤压轮三面的主动摩擦力和腔体一面阻碍摩擦力的作用,有利于提高铜扩展成形金属流动的均匀性;而正挤压中坯料在挤压筒区受四面的摩擦阻力的作用,加剧了金属流动的不均匀性。所以,连续挤压中的扩展成形金属在产品宽度和厚度方向上流动较正挤压更均匀,成形产品的完整性更好。因此,连续挤压更利于铜的扩展成形。     

铜连续挤压扩展成形温度场的分析

文章通过有限元数值模拟分析了铜连续挤压扩展成形中温度场的分布规律。连续挤压扩展成形过程中温升主要集中在变形和摩擦剧烈的区域。整个扩展挤压过程中最高温度出现在直角弯曲区靠近挡料块的附近,可达到700℃以上。从变形和摩擦的角度分析了坯料在挤压轮径向的温度分布的特点。从变形和传热的角度分析了金属在扩展挤压区宽度和厚度方向温度分布特点,以及温度对产品成形性的影响,并进行了现场温度测试,用热电偶采集腔体密封面和扩展腔的温度,实验结果与模拟结果吻合,为铜连续挤压扩展成形性的研究提供了依据。     

挤压温度对2A12铝合金组织与性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、万能试验机、维氏硬度计等研究了不同挤压温度对Al-Cu-Mg系2A12合金组织与性能的影响。结果表明:经380~470 ℃不同温度热挤压后,2A12合金组织中原第二相被挤碎呈岛状,沿挤压方向呈条带状分布,并有小颗粒状第二相弥散分布。随着挤压温度的升高,颗粒状第二相逐渐减少,合金的强度和硬度逐渐升高,伸长率逐渐降低。470 ℃挤压的2A12合金的抗拉强度、屈服强度和硬度比均匀化态2A12合金分别提高了61.7%、63.2%和54.1%。     

铝型材挤压过程中固定挤压垫弹性变形量研究

介绍了铝挤压用固定挤压垫的作用,分析了几种不同的固定挤压垫的结构特点;提出了铝挤压机用固定挤压垫的设计原则,根据固定挤压垫在挤压方向的受力平衡条件建立了固定挤压垫膨胀环完全弹性变形条件,通过理论分析和有限元数值模拟优化,得到了膨胀环外环直径增大量和承压垫所受挤压力的关系曲线,据此确定了大型铝挤压机用固定挤压垫的结构尺寸。在125 MN油压双动铝挤压机上进行了实验,实验证明,建立的固定挤压垫膨胀环完全弹性变形条件可以作为固定挤压垫的设计依据,提出的固定挤压垫设计方法和有限元模拟结果准确,可以有效地提高固定挤压垫的使用寿命。     

铝及铝合金正反向挤压关键技术研究

介绍了铝及铝合金反向挤压的优缺点,分析了铝及铝合金正反向挤压技术的特点,着重介绍了正反向挤压装置的几项关键技术:有效摩擦挤压结构原理和控制技术、双动挤压穿孔针机械固定精度控制技术、正反联合铝及铝合金挤压控制技术和在线驻波淬火冷却技术。通过在25 MN正反向铝挤压生产线上的实践显示,所研究的铝及铝合金正反向挤压关键技术切实可行,实践应用效果良好。     

Numerical modelling of the material flow during extrusion of aluminium alloys and transverse weld formation

A comprehensive numerical model of the hot extrusion process for aluminium alloys has been developed and validated. Reflecting the complex thermomechanical changes effected in the alloys during extrusion, the model incorporated heat flow and plastic deformation during extrusion. This paper presents the overall numerical development of a hot extrusion process for AA3003 and validation of the numerical model, by comparison to industrial data. The plasticity module was developed using a commercial finite element package, DEFORM^®, a 2-D transient Lagrangian model which couples the thermal and deformation phenomena and is able to predict the temperature, strain rate and strain distribution in the billet/extrudate at any position in the container and die. A new algorithm using MATLAB was also developed so that details of the material flow and formation of the transverse weld and how it is affected by the feeder geometry could be quantified. Validation of the DEFORM model and the MATLAB algorithm of the material flow against industrial data indicated that it gave excellent predictions of the pressure and temperature history during extrusion as well as material flow effects such as surface cladding as one billet is fed in after another through the die. The results indicated that the die feeder design has a significant effect on the transverse weld formation with tapered dies showing lower transverse weld lengths compared to regular feeder plates.     

主应力法和功平衡法求解管材挤压变形力的再探讨

在极坐标系下建立了管材挤压变形力的计算模型,采用主应力法和功平衡法推导了管材挤压变形力的理论计算公式;经生产中反复实验验证,管材挤压变形力的理论计算结果接近实测值,主应力法计算结果的相对误差平均值为11.56%左右,功平衡法计算结果的相对误差平均值为-1.94%左右;而相关文献所给出的主应力法和功平衡法求解的管材挤压变形力公式计算结果的相对误差平均值分别为15%左右和6.6%左右。这表明,本文推导的理论计算公式计算精度高,具有一定的工程实用性。     

功平衡法求解不同型线凹模管材挤压力

在柱坐标系下,建立了功平衡法求解不同型线凹模管材挤压力模型,并推导了不同型线凹模挤压管材挤压力的理论计算公式。经生产反复实验验证,不同型线凹模中锥模挤压管材挤压力公式的计算结果与实测值基本相吻合,平均相对误差为9.6%左右;而相关教材所给主应力法求解的锥模管材挤压力公式计算结果的平均相对误差为14.8%左右。这表明本文推导的不同型线凹模管材挤压力理论计算公式是可行的,具有一定的工程实用性。     

FEM and FVM compound numerical simulation of aluminum extrusion processes

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

连杆盖温挤压凹模设计与结构改进

用ANSYS软件对汽车发动机连杆盖温挤压凹模进行数值模拟,分析了凹模结构对凹模强度的影响,对凹模结构进行优化,获得了合理的凹模结构,延长了模具使用寿命。     

AZ80镁合金塑性变形行为及等温挤压过程仿真

在温度为400℃～450℃、应变速率为0.01s-1～50s-1变形条件下,研究了AZ80镁合金的塑性变形行为,讨论了变形温度及应变速率对该合金热变形行为的影响,分析了该合金管材等温挤压的有限元模拟。研究发现,AZ80镁合金晶粒大小随温度的升高而增大,随应变速率的升高而减小;在高温变形时,发生连续动态再结晶,再结晶组织相对较均匀;通过调整挤压速度2mm/s～1mm/s,使该合金挤压出口温度维持在400℃～430℃较小范围内波动,从而保证制品的组织性能和尺寸精度的稳定。     

镁合金轮毂等温挤压与胀形工艺研究

针对镁合金轮毂结构复杂、塑性成形困难的特点,提出用等温挤压及胀形工艺成形AZ80镁合金轮毂,并制定了成形工艺路线,设计加工出模具。主要成形工艺参数为:挤压温度350~400℃、压头平均挤压速度0.2 mm.s-1、胀形温度200~250℃。轮毂轮辋部位最大抗拉强度σb、屈服强度0σ.2及延伸率δ分别达到338.4 MPa、190 MPa和14.1%,机械性能明显优于铸态组织。该工艺成形力小、工序简单、生产效率高,是镁合金轮毂塑性成形的发展方向。     

FE analysis of extrusion defect and optimization of metal flow in porthole die for complex hollow aluminium profile

To solve the defects of bottom concave appearing in the extrusion experiments of complex hollow aluminium profiles, a 3D finite element model for simulating steady-state porthole die extrusion process was established based on HyperXtrude software using Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) algorithm. The velocity distribution on the cross-section of the extrudate at the die exit and pressure distribution at different heights in the welding chamber were quantitatively analyzed. To obtain an uniformity of metal flow velocity at the die exit, the porthole die structure was optimized by adding baffle plates. After optimization, maximum displacement in the Y direction at the bottom of profile decreases from 1.1 to 0.15 mm, and the concave defects are remarkably improved. The research method provides an effective guidance for improving extrusion defects and optimizing the metal flow of complex hollow aluminium profiles during porthole die extrusion.