汽车用某挤压型材焊合质量研究

以汽车某零件为研究对象,针对其初始挤压工艺方案产生焊缝焊合不良问题,采用数值模拟的方法,对其挤压过程进行了模拟,得到了挤压型材焊合不良焊合面的静水压力及材料流动应力分布规律。为提高挤压型材焊缝的焊合质量,采用K*参数对焊合质量进行定量表征,研究了不同模具结构和挤压工艺下焊合面焊合质量的变化情况。研究结果表明,K*值随焊合室高度的增加和分流比的增加而逐渐上升,随着坯料温度的升高、挤压速度的下降、坯料直径的增加而逐渐提高。根据模拟规律,对型材挤压工艺进行改进,改进后,纵向焊缝的焊合质量得到有效改善,与模拟结果吻合。     

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。     

工艺参数对分流组合模挤压6005A铝合金型材焊合质量的影响

采用正交试验法分析了挤压工艺对轨道交通车体用6005A铝合金空心型材焊合质量的影响,并通过低倍组织检验、焊合线扩口检验、电子显微观察和能谱分析等手段,对焊合不良的形成机制进行研究。结果表明,挤压比对型材焊合质量的影响最大,其次是挤压速度,最后是铸锭温度。模腔内金属的焊合压力及焊合时间不足是焊合不良的主要原因。通过增大挤压比并优化工艺参数可以避免焊合不良,同时获得力学性能优良的轨道交通用型材。     

LZ91 Mg-Li合金分流模挤压成形过程数值模拟与实验研究

建立了LZ91 Mg-Li合金分流模挤压过程的有限元模拟模型,研究了挤压比对型材挤压过程中温度、应变、流动速度等物理场量的影响规律,采用J准则对型材的焊合质量进行了定量分析,并开展了不同挤压比条件下的分流模挤压实验,研究了铸造态、均热态、挤压态LZ91 Mg-Li合金的微观组织特点。结果表明,在分流桥表面及其下部的材料处于大变形区,分流孔内部的材料处于小变形区,且随挤压比增加,材料的应变整体上升。受塑性变形热和型材冷却散热等因素的影响,分流桥上端材料的温度升高,但越靠近模具出口处,材料的温度越低。焊合质量受多种因素的影响,焊缝中心位置处的焊合质量低于焊缝边缘处,而随着挤压比的增大,焊合质量得到改善。焊缝区由于应变较大,其再结晶形核数量多,生成的晶粒较细小,而基体区因动态再结晶不够充分,其晶粒比较粗大。当挤压比增大时,由于温度升高,还发生了晶粒长大现象。     

焊缝对ZK60镁合金方管分流挤压成形的影响

分流挤压型材的焊缝质量是影响型材综合性能的关键因素。基于有限元法可以获取挤压过程中坯料温度、应力应变、焊合压力等生产现场难以测量的物理参数的优势,针对不同焊合位置对某规格ZK60镁合金方管分流挤压过程的影响规律进行了有限元仿真分析和实验研究。研究发现:焊缝位于边中间可有效降低载荷约8%,型材挤压更省力;焊缝位于直角处可分别提升9.7%的焊合压力和约6~15℃的焊合温度,有助于细化金属晶粒和提高ZK60镁合金方管的焊缝质量和型材整体的力学性能。实验研究和模拟结果吻合良好。     

网格重构在铝合金空心型材分流模挤压过程数值模拟中的应用

采用作者等人开发的基于Deform-3D与Pro/Engineer的网格行重构技术,对典型大断面空心铝合金工业型材分流模挤压全过程(包括焊合过程)进行了模拟分析.结果表明,采用某企业的现行模具设计方案,挤压初始阶段,型材两侧焊合面率先产生焊合,中间部位焊合面的焊合相对滞后,导致挤出型材断面的中间位置金属流量不足,同时模芯出现弹性偏移,易造成壁厚超差;挤压稳态阶段,模孔附近型材的最高温度为520℃、焊合室内的静水压力约为A6005铝合金屈服强度的5～10倍、模芯弹性偏移量为0.43 mm,基本满足型材挤出温度、焊合质量及壁厚尺寸公差的要求.     

轨道车辆用6N01铝合金型材挤压焊合线形态的研究

轨道车辆用6N01铝合金经分流组合模挤压成空心型材,对其出现的挤压焊合线形态进行研究,利用先进的金相显微镜和扫描电子显微镜等设备进行系统分析,得出挤压型材因焊合不良形成的焊合线宏观及微观组织、力学性能、断口形态,为挤压产品焊合不良的检验、模具设计和挤压工艺制定提供参考。     

挤压速度对铝合金挤压焊合过程中组织与性能的影响

焊合过程是铝合金挤压过程中非常重要的部分,它直接影响挤出型材的质量及生产效率。挤压速度作为挤压工艺中的重要参数,影响挤出型材的表面质量、模具的使用时间和载荷。本文在540℃分别采用四组不同挤压速度对挤铝合金,分析挤出型材焊合质量以及焊合接口组织变化规律。通过有限元模拟分析了挤压速度对挤出型材温度场以及等效应变的影响。结果表明:在金属的焊合阶段,其挤压力最大值由大到小对应挤压速度依次为30、45、60、15mm/min;当挤压速度为15、60 mm/min时,平均晶粒尺寸分别为84.4、65.6μm;挤出型材温度随挤压速度增加而升高,温升达5.4℃。     

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（英文）

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。     

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。     

动态再结晶对Al-Mg-Si铝合金分流模挤出型材焊合区组织和力学性能的影响（英文）

通过实验与数值模拟相结合的方法,研究动态再结晶对6063铝合金多孔分流模挤出型材焊合区显微组织和力学性能的影响,并采用EBSD技术观察晶粒形貌。结果显示,在初始低速挤压时,随着挤压速度的增大,挤出型材温度升高和应变速率增大,挤出型材动态再结晶分数增大;而在高速挤压时,挤出型材温度随挤压速度的增大增幅较小,型材动态再结晶分数因应变速率的增大而减小。焊合区硬度和小角度晶界分数低于基体区的,较小的再结晶分数使得焊合区晶粒尺寸大于基体区的。减小晶粒尺寸和提高挤出温度有利于提高焊合区型材的硬度。     

基于有限元的模具结构对AZ91镁合金管转角分流挤压焊合压力的影响北大核心CSCD

将转角挤压剪切变形原理和镁合金管材分流挤压相结合,设计了镁合金管转角焊合室分流挤压模具。新模具在保证挤压舌针刚度的前提下增加了焊合室的有效高度和焊合时间,从而有利于提高焊缝的焊合性能。基于DEFORM有限元平台建立了AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压有限元模型,并进行了可靠性验证。然后,基于该有限元模型研究了转角角度、分流桥结构和凹模结构尺寸对焊合室内平均压应力的影响规律。结果表明:随着分流模转角β和凹模结构尺寸a的增大,焊合室内的平均压应力逐渐增加;对于雨滴形分流桥结构,随着分流桥锥度γ的增大,焊合室内的平均压应力有所增大,但是增幅不明显。     

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.     

基于Deform-2D的连续钢丝增强铝基复合棒料挤压流变规律

设计了一种连续纤维增强铝基复合圆棒的挤压模具,基于Deform-2D软件对其挤压全过程进行二维数值仿真,研究了复合型材挤压过程中材料的流变规律和挤压焊合路径上各物理场的分布特征,并通过挤压实验获得了连续钢丝增强的铝基复合圆棒。研究结果表明,钢丝上的应力集中是由焊合室内的三向压应力和坯料的流速不均造成的。在复合型材挤压过程中,钢丝与铝基体间的结合首先依赖于焊合室内的焊合压力,随后其在模口外的粘结作用主要取决于挤压温度。在焊合路径上,较高的挤压温度、焊合压力、应变和应变速率均有利于型材焊缝及其界面的焊合。在挤压过程中,铝基体的流动受到纤维的影响,同时也对纤维的嵌入位置和受力状态产生一定影响。     

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。     

数值仿真法在铝型材挤压成形模具设计与优化中的应用研究（英文）

针对某一截面较大、形状较为复杂的铝合金型材,研究了该铝型材的挤压工艺、并进行了模具设计。基于ALE的有限元软件Hyper Works,建立该铝型材挤压成形有限元数值仿真模型,对挤压过程进行数值仿真研究,从而获得型材挤压过程金属流动规律。根据仿真结果,分析了焊合室各层高度、尺寸形状和模具结构参数对型材挤压速度分布、材料粒子运动轨迹以及应力应变分布等金属流动行为的影响规律,并对模具结构参数进行优化设计。计算结果表明:优化设计后的模具可以使模具出口处金属流动的速度相对比较均匀,减小产品扭曲变形程度,较好地满足该型材截面形状和尺寸精度方面的要求。     

模桥结构对铝型材分流挤压纵向焊缝焊合性能的影响

基于刚粘塑性理论,采用Deform-3D有限元软件,对铝型材分流挤压的焊合过程进行了数值模拟.分析了不同分流模模桥结构下焊合面上接触压力、流变应力和速度场的分布及其变化.模拟分析表明,随着模桥下端尺寸d的减小,焊合区域有效焊合路径L增长,静水压力升高,等效应力降低;利用Donati提出的K参数法来判断模桥结构对焊合质量的影响,表明,模桥下端尺寸d越小,分流的金属焊合效果越好.     

热挤压法生产紫铜电脑散热片的研究

分析了电脑散热片产品的截面形状特点和该产品在挤压过程中的模具工况，从模具的强度出发，优化设计了一套分流挤压模具，用高温挤压成形技术进行电脑散热片实心型材成形实验。研究结果表明：通过减小悬臂承受的压力和受力面积以及转化悬臂的受力形式等结构优化设计，可以使悬臂的受力和变形减小，保证和加强了模具的强度，分流挤压模具没有出现任何失效形式，并保证了挤压制品的质量。利用SEM技术对产品焊合部位组织进行分析，产品的分流焊合部位和非分流焊合部位的组织都很致密，焊合质量较好。     

模具结构对复杂断面铝合金型材挤压变形的影响

为了获得高质量表面、高精度尺寸的复杂断面铝合金挤压产品,采用数值模拟对挤压成型过程进行了分析。通过对模具的结构优化,包括调整分流孔面积、各分流孔与挤压筒的中心距离、改变宽展角度,复杂断面空心型材分流模各分流孔及焊合面的金属流速获得合理匹配;通过数值仿真,全面获得了金属流动变形规律,预测了产品成形质量,有助于优化模具结构和挤压工艺。     

数值仿真法在铝型材挤压成形模具设计与优化中的应用研究

针对某一截面较大、形状较为复杂的铝合金型材,研究了该铝型材的挤压工艺、并进行了模具设计.基于ALE的有限元软件HyperWorks,建立该铝型材挤压成形有限元数值仿真模型,对挤压过程进行数值仿真研究,从而获得型材挤压过程金属流动规律.根据仿真结果,分析了焊合室各层高度、尺寸形状和模具结构参数对型材挤压速度分布、材料粒子运动轨迹以及应力应变分布等金属流动行为的影晦规律,并对模具结构参数进行优化设计.计算结果表明:优化设计后的模具可以使模具出口处金属流动的速度相对比较均匀,减小产品扭曲变形程度,较好地满足该型材截面形状和尺寸精度方面的要求.