基于人工神经网络的7075高强铝合金反向挤压工艺构建及优化控制策略

基于7075铝合金工业生产的反向等温挤压流程，通过有限元模拟和人工神经网络相互结合建立了数字工艺优化模型。首先，模拟了7075铝合金的反向挤压过程，模拟与试验的载荷误差不超过6.5%。随后对216组不同反向挤压工艺流程进行了数字建模，获得了挤压控制工艺、型材出口温度与成品性能的映射关系。将生成的反向等温挤压数据集用于构建反向传播神经网络。结果表明，该人工神经网络能精确预测反向挤压工艺参数与材料性能的关系，预测平均误差为0.83%,在此基础上建立了三维挤压成形极限图，为快速反向等温挤压质量控制提供了依据。     

模具液氮冷却对铝型材出口温度及挤压速度的影响

通过现场生产试验,研究了6063铝合金型材挤压过程中模具液氮冷却技术对型材出口温度及挤压速度的影响。结果表明,采用对模垫的液氮冷却技术能有效起到冷却作用。液氮的开度大小直接影响到型材出口温度,当液氮开度值较小时,对型材出口温度影响较小。当液氮开度值达到70%时,型材出口温度显著下降。采用模具液氮冷却,铝合金型材挤压速度由0.2 m/s提高到0.3 m/s,大大提高了生产效率。     

6005A铝合金反向等温挤压热性能试验及数值模拟

针对6005A铝合金反向挤压温度演变和材料流变特性进行了有限元分析和试验验证。在此基础上研究了实际挤压工艺对材料挤压性能的影响。结果表明,试样的出口温度和挤压峰值载荷随着挤压速度的增加而升高,而材料流变死区随挤压过程的进行向坯料近模具端口收缩,但总体形状保持不变。在挤压过程进入稳定阶段后,材料的应变速率保持恒定。对于反向挤压工艺,坯料挤压温度、挤压比和挤压速度是决定试样最终组织和力学性能的主要因素。     

铝合金管材反向挤压技术（2）

铝合金管材反向挤压技术（２）西北铝加工厂郭士安４管材反向挤压工艺制订原则与挤压力计算本节述及的反向挤压工艺主要指挤压系数、铸锭长度、残料厚度、模子规格范围、挤压针规格、挤压针尖规格范围、挤压温度和速度的选择。这些工艺参数除了取决于所生产的合金之外，都...     

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。     

基于数值模拟的铝合金四通管双向挤压精密成形工艺优化

针对四通管传统成形工艺的不足,提出一种铝合金四通管的双向挤压精密成形工艺。首先,根据铝合金四通管双向挤压精密成形工艺的原理,在三维软件SolidWorks中建立坯料和成形工具的三维模型,将其导入Deform-3D中建立数值模拟的有限元模型,进行初步模拟分析。然后,根据文献调研和初步模拟分析结果确定影响零件成形质量的主要因素为坯料温度、挤压速度和模具预热温度。采用正交试验方法对铝合金四通管双向挤压精密成形工艺进行试验设计,以坯料温度、挤压速度和模具预热温度作为试验因素,以最大等效应力和最大冲头载荷作为优化目标,利用Isight软件建立了响应面近似模型并求解得到铝合金四通管双向挤压精密成形最优的工艺参数组合为：坯料温度为374℃、挤压速度为5 mm·s^-1、模具预热温度为281℃。最后,采用优化的参数组合进行模拟验证,得到优化后的四通管零件无成形缺陷,且其最大等效应力和最大冲头载荷与多目标优化结果的误差小于3%。模拟结果表明,所提的四通管双向挤压精密成形工艺可行,可有效提高四通管的生产效率和材料利用率。     

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。     

2A12高强铝合金变断面挤压工艺仿真研究

挤压成形是变断面结构一种重要的成形工艺,采用有限元软件对2A12铝合金变断面管材挤压过程进行了数值模拟。研究了挤压过程中温度场和应变场在整个挤压过程中的变化特征,坯料温度、挤压速度、工作带长度和挤压模具锥角对模具口处温度场和应变场的影响规律。结果表明：随着挤压模具锥角、挤压速度的增加和坯料温度的降低,出口处温度场和应变场均匀性降低;工作带长度的变化对出口温度场和应变场的影响较小。     

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.     

基于HyperXtrude的大宽厚比工业铝型材挤压速度优化

为了优化大宽厚比工业铝型材的挤压速度,以某大宽厚比空心6005A工业铝材为例,利用HyperXtrude软件,针对不同的挤压速度进行了稳态挤压数值模拟仿真。结果表明:当挤压速度大于2.2 mm·s~(-1)时,型材的出口速度和出口温度不均匀性随着挤压速度的增大而迅速增加;当挤压速度大于3.4 mm·s~(-1)时,挤压力会超出挤压机的最大极限压力。最后,利用挤压生产理论知识对仿真结果进行对比分析,确定了该大宽厚比6005A空心铝合金型材在90 MN挤压机上的合理挤压速度范围为1.0～2.2 mm·s~(-1)。利用优化后的挤压速度进行实际生产,挤压出合格的型材,证明了挤压速度优化数值的可靠性。     

Isothermal extrusion speed curve design for porthole die of hollow aluminium profile based on PID algorithm and finite element simulations

The isothermal extrusion process of hollow aluminium profile was investigated using incremental proportional–integral–derivative (PID) control algorithm and finite element simulations. The range of extrusion speed was determined by considering the maximum extrusion load and production efficiency. By taking the optimal solution temperature of the secondary phase as the target temperature, the extrusion speed–stroke curve for realizing the isothermal extrusion of the aluminium profile was obtained. Results show that in the traditional constant extrusion speed process, the average temperature of the cross-section of the aluminium profile at the die exit rapidly increases and then slowly rises with the increase in ram displacement. As the extrusion speed increases, the temperature difference at the die exit of the profile along the extrusion direction increases. The exit temperature difference between the front and back ends of the extrudate along the extrusion direction obtained by adopting isothermal extrusion is about 6.9 °C. Furthermore, the heat generated by plastic deformation and friction during extrusion is balanced with the heat transfer from the workpiece to the container, porthole die and external environment.     

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。     

Non-steady FE analysis on porthole dies extrusion of aluminum harmonica-shaped tube

According to the rigid-viscoplasticity finite element method, the porthole die extrusion process of an aluminum harmonica-shaped tube was successfully simulated based on software Deform-3D. The distribution of stress field, effective strain field, velocity field and temperature field during the extrusion process were discussed and the metal flow in welding extrusion was analyzed. The simulation results show that the material flow velocities in the bearing exit are non-uniform with the originally designed die and the forepart of the profile is not neat or even. Aiming at solving this problem, the modification method of die structure was improved. The result shows that the uniform material flow velocities in the die exit and a perfect extruded are obtained by modification bearing length.     

液氮冷却模具技术在铝型材挤压生产中的应用研究

简要介绍了液氮冷却模具技术的基本原理以及常用的冷却通道布置方法。通过收集现场生产试验数据,分析了铝型材挤压过程中液氮冷却模具技术对模具温度、挤压速度、出料口型材温度及其表面光洁度的影响。结果表明:采用对模垫的液氮冷却技术是可行的;液氮开度值设定为70%时,模具温度显著下降,挤压速度最高提速可达37.5%,出料口型材降温幅度达到最大4.6%,型材表面光洁度明显提高;采用液氮冷却模具技术,大大提高了铝型材生产效率和表面质量。     

大截面铝合金工业型材表面麻面缺陷的改善

简要阐述了6063-T5铝合金型材麻面缺陷的成因。着重从熔铸工艺、挤压工艺方面进行控制,即从原料配比、熔炼工艺参数、除渣除氢、挤压模具氮化、挤压筒温、锭温、模具温度、挤压速度等方面进行控制,避免了大截面铝合金工业型材的常见表面缺陷。     

铝及铝合金型材等温挤压关键技术研究进展

介绍了等温挤压工艺的原理及优点,分析了铝型材挤压过程中的热量变化,指出了挤压制品出口温度的影响因素,并以此为基础介绍了实现铝型材等温挤压工艺的几种方法,包括先进的铝型材挤压技术——温度和速度闭环控制的等温挤压原理及实现方法。     

挤压工艺参数对拐角长悬臂空心铝型材出口截面流速和温度分布的影响

以拐角长悬臂空心铝型材为例,使用Hyper Xtrude分析软件对其挤压过程进行数值模拟,设计正交试验研究了挤压速度、棒料预热温度、挤压筒预热温度、模具预热温度、棒料直径、棒料长度等工艺参数对型材出口截面流速均方差(SDV)和温度均方差(SDT)的影响规律。结果表明:通过极差分析及再次模拟确定最优方案为:挤压速度1 mm·s~(-1),棒料预热温度440℃,挤压筒预热温度420℃,模具预热温度400℃,棒料直径Φ150 mm,棒料长度450 mm,对应的SDV与SDT分别仅为1.3680和1.9130,保证挤出型材获得高的综合质量。通过方差分析得到挤压速度对SDV的影响度及棒料预热温度对SDT的影响度分别高达67.50%和76.41%,定量地表明挤压速度和棒料预热温度分别是影响型材外观质量和内部组织的最主要工艺参数。工厂挤压出的合格产品验证了最优方案的可靠性。     

型材挤压过程金属变形流动的有限元仿真

采用大变形弹塑性有限元理论,对典型型材角铝零件的挤压成形过程进行了全面有限元仿真和分析。深入研究了了型材挤压变形过程中金属变形流动规律和力学特征,对挤压工艺参数合理选择和优化奠定了基础。     

铝型材挤压过程有限体积法数值模拟技术研究

采用有限体积法对Euler基本公式进行离散,利用SIMPLE算法,辅以边界条件的施加,建立铝型材稳态挤压过程数值模拟的数学模型,研究铝型材挤压过程有限体积法数值模拟关键技术,并开发了相应的模拟程序。分别以截面形状为圆形、工字形的平模挤压过程为例进行模拟,得到挤压过程的三维稳态速度场、温度场,并根据求出的速度场,得到其等效应变速率场,验证了所建立的铝型材挤压过程有限体积法数学模型的可行性。