复杂断面空心型材的双级分流模挤压过程模拟分析

对于非对称断面、大壁厚且空心的复杂断面空心铝型材,采用常规分流模挤压时很难平衡金属流速,型材挤出后经常产生弯曲或扭拧现象。为此,提出了在常规分流模前增加一级分流模,使传统的分流-焊合-成形的3个阶段变为预分流-分流-焊合-成形的4个阶段,进而达到平衡金属流速目的。研究结果表明:双级分流模比常规分流模挤压时金属流动均匀性得到了改善;各孔金属流速平均值为6.41 mm·s-1,方差为0.2511且降低了65%;挤压温度场分布均匀,温差在7~12℃之间范围内,抵消了温差不均匀的影响;焊合室内静水压力平均值约为290 MPa,模芯周围静水压力分布均匀,模芯不易发生移动。     

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.     

铝合金型材高速挤压的曲面抛物线形分流桥成形机理

针对铝合金型材挤压有效提高挤压速度并降低成形载荷比较困难的问题，提出曲面抛物线形分流桥设计方法并研究了其成形机理。以空心铝合金型材成形过程为研究对象，在挤压速度超过4 mm·s^-1的高速挤压下，利用金属流动平衡原理设计曲面抛物线形分流桥，运用主应力法计算成形载荷。采用数值计算方法对该结构的分流桥进行了应力和应变场模拟分析。进行了挤压成形试验验证挤压速度、挤压力以及节能增效情况，并进行试验结果的综合评判。在计算和模拟中分别与平面直线形分流桥成形方法的成形载荷、分流桥的应力与变形量等指标进行对比。结果表明，曲面抛物线形分流桥模具受到的突破挤压载荷比平面直线形降低约12.3%,受到的稳定挤压载荷降低约8.3%,分流桥受到的应力降低了26.1%,分流桥变形量降低了15.2%,挤压力降低了10%～20%。     

空心铝型材蝶形模设计与挤压过程有限元数值模拟研究

针对空心铝型材挤压件,采用传统分流组合模具和蝶形模2种设计方案,分别建立三维设计模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用有限元数值分析软件Hyper Xtrude分别对2副模具的型材挤压过程进行有限元数值仿真模拟,同时运用软件的优化设计功能对2副模具的工作带分别进行优化设计。分析、比较铝合金金属在模具型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形等参数。结果表明:采用蝶形模挤压成形空心型材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时更均匀,分流桥上端流动死区减小,挤压压力曲线平稳,模具的等效应力分布更均匀,延长了模具的使用寿命,提高了生产效率和合格率、降低了生产成本,提高了经济效益。     

基于HyperXtrude的铝型材挤压模结构优化

利用HyperXtrude软件按照实际生产工艺进行仿真模拟,研究挤压模受力状态,通过球形卸压和拱形沉桥2种结构对方管铝型材挤压模结构进行优化。结果表明:球形卸压结构降低了挤压过程中金属的变形抗力,使金属流动更均匀;而拱形沉桥使模具受力更均匀,使分流桥能承受更大的弯矩,从而改善了模具分流桥危险部分受力情况。模具结构优化后,可提高模具的使用寿命及型材的产量。     

平面分流焊合成形力的工程简易算法

平面分流焊合模在有色金属型材挤压中得到较多的采用，结合金属流动的数值模拟结论和对ＭＢ２合金实际单位挤压力的研究结果，给出了平面分流焊合挤压力的工程简化计算方法，与实际相比，工程相对误差小于１０％，可供实际参考。     

方管铝型材自弯曲挤压工艺

提出一种方管自弯曲挤压新工艺,通过设计倾斜分流桥结构,使金属在型腔内产生不均匀流动,从而直接挤出弯曲方管型材。利用外部网格重构方法,实现金属在型腔内分流焊合过程的模拟分析,得到自弯曲挤压过程金属流动规律、等效应力应变场分布;研究分流桥倾斜角和挤压速度对方管型材自弯曲成形性的影响,并通过挤压实验制备出自弯曲方管。结果表明:自弯曲模具结构可挤出形状规则、曲率一致的弯曲方管件,型材应力应变分布均匀,随分流桥倾斜角或挤压速度的增加,型材曲率半径呈非线性递减,挤压后弯曲方管的上表面、侧面和下表面的晶粒均匀且为等轴晶,晶粒尺寸分别为64.3、61.7和58.3μm。     

基于质点逆向追踪的铝合金空心型材横断面温度的不均匀性

采用挤压金属质点逆向追踪方法,分析了铝合金空心型材挤压过程中型材横断面温度分布不均匀性的原因及主要影响因素。结果表明:挤压过程中质点在分流孔内流动时的温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而在焊合室内和模孔内流动时,温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性影响较小;挤压过程中各项热流作用对型材横断面温度分布不均匀性的影响程度由大到小依次为摩擦热、塑性变形热以及金属与工模具间的传热;通过模具结构设计和挤压工艺参数合理化,可使空心型材横断面温度分布的不均匀性得到较大的改善。     

空心管坯挤制铝型材的数值模拟和实验分析

提出空心管坯挤压型材的方法,设计了满足空心管坯生产要求的新型挤压杆。在此基础上应用HyperXtrude有限元软件,分别对实心棒料和空心管坯挤制铝合金型材进行了稳态的模拟分析,获得了挤压力、应变场以及型材出口处金属的流速分布情况。通过分析比较后发现:采用空心管坯挤制铝合金型材时,金属流动平缓,模具前端无死区形成,型材出口处金属流速更为均匀,速度均方差值减小了87.85%,挤压力降低了42.13%,模拟结果与实验结果基本吻合。     

镁合金薄壁空心型材挤压壁厚减薄问题的有限元分析及解决方案

对镁合金薄壁空心型材在实际生产过程中出现壁厚减薄的缺陷,采用数值模拟方法进行研究,分析了挤压过程中金属流速和压力分布情况,模拟结果表明,焊合室内压力不均及出模口处沿挤压方向金属流动速度差异,是导致型材壁厚减薄的主要原因,且模拟得到的壁厚值与实际测量值基本吻合。提出了控制型材壁厚的改进方案,对型材挤压模具结构进行改进,即增加焊合室高度和修改分流孔尺寸。其中修改分流孔尺寸的方案能得到壁厚较均匀的型材,是可行的方案。研究结果表明,有限元方法对复杂型材挤压生产中挤压模具和挤压工艺的优化有直接的指导意义。     

平面分流焊合成形力的工程简易算法

平面分流焊合模在有色金属型材挤压中得到较多的采用，本文结合金属流动的数值模拟结论和对ＭＢ２合金实际单位挤压力的研究结果，给发流焊合挤压力的工程简化计算与实际相比，工程相对误差小于１０％，可供实际参考。     

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。     

方形管分流模双孔挤压过程中金属的流动行为

采用Deform-3D有限元软件,结合基于逆向工程的焊合面网格修复技术,建立方形管分流模双孔挤压时包括焊合过程在内的全过程的三维有限元数值模拟方法,分析分流孔的配置方案对金属流动行为、挤压力、挤压温度及成形质量的影响。结果表明:中间分流孔与位于两侧分流孔的面积比值Q1/Q2是影响金属流动均匀性、焊缝位置和制品平直度的重要因素,比值Q1/Q2为0.93～1.03时,挤出的方管平直度好;分流孔外接圆直径和挤压筒直径的比值对挤压过程中温升的影响较小,而对挤压力有一定的影响,当该比值为0.82时挤压力最小,该比值超过0.82时挤压力明显增加。     

防撞梁用空心铝型材挤压模设计及结构改进

以防撞梁空心铝型材为研究对象,根据相关设计标准设计挤压模,利用数值模拟技术获得连续挤压过程中金属流动速度分布情况以及型材截面新旧坯料的变化过程,计算型材横向焊缝的长度,根据模拟结果,针对金属流动速度的不合理性,对分流桥、焊合室以及工作带等结构进行改进。改进后,型材出口处金属流速均匀,横向焊缝长度降低,试模试验与数值模拟结果吻合,为模具结构的设计和改进提供了指导。     

复杂空心铝型材的挤压缺陷仿真分析及材料在分流模中的流动行为优化（英文）

为了解决复杂空心铝型材在挤压试验中出现的截面内凹缺陷,基于Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)算法,利用HyperXtrude软件平台建立型材在多孔分流挤压模具挤压过程中的三维稳态有限元模型。定量分析型材挤压出口不同方向的金属流速及焊合室内不同高度的压力分布。为实现出模口型材横截面材料流速的均匀性,采用增加阻流块方法对模具结构进行优化。优化后进行挤压试验,型材底面Y方向的最大位移由1.1mm减小到0.15 mm,内凹缺陷得到显著改善。研究方法为复杂空心铝型材分流模挤压缺陷的改善和材料流动行为的优化提供理论指导。     

基于Deform 3D的方管挤压模模桥结构优化研究

用于挤压空心型材的分流模较平模更易失效,其失效原因多为分流桥断裂引起的。分析了蝶形模和半球状分流模两种改进型分流模的特点,设计出一种拱形分流桥结构,并采用Deform 3D软件对拱形桥分流模挤压过程进行分析。结果表明,与传统分流模相比,采用拱形桥结构可以减小坯料对模桥的冲击,使最大挤压载荷降低11.1%。通过改善模桥的应力分布和应力集中情况,使最大等效应力降低32.2%,有效减小了模桥的开裂失效倾向。     

分流模挤压力的研究

研究了不同挤压条件下的分流模挤压力.以实验为依据,分析了苏联学者??计算中存在的问题,提出了平刀式分流模挤压力计算的修正式;修正式的计算结果与实验相吻合,平均相对误差在5%内;将现场铝合金空心型材挤压的一组数据对修正式进行了验证,其结果也与实测值相符,平均相对误差在5%左右.该分流模挤压力计算的修正式完全可以满足工程计算的要求,可用于现场铝及铝合金空心型材挤压力的计算.     

扁长型铝型材挤压稳态模拟及模具改进

以扁长型铝型材为研究对象,运用Hyper Xtrude有限元软件对其挤压过程进行稳态模拟,获得了金属流动的速度场和变形场。分析了挤压过程中型材出口处金属流速不均匀、型材变形较大的原因并改进初始模具结构。在下模具中,对应于型材壁厚较大的区域增加阻流块,降低了型材流速较快部位的流动速度,使得整体的金属流速更为均匀;通过调整分流孔大小平衡了型材各个部分的供料情况,有效解决了挤压过程中金属分布不均匀的问题。改进后的模具模拟结果符合实际生产要求,流速均方差减少了70.2%。     

扁形钛铜复合棒挤压模具设计与应用

对长宽比较大的扁形截面钛铜复合捧的挤压模具进行了设计研究。通过合理选材,并选择使挤压力最小的模具模腔轮廓曲线和半模角,改变模孔工作带的几何形状与尺寸,选择适当的挤压速度等,优化设计制备出扁形钛铜复合棒专用挤压模具。增加工作带长度可以增大摩擦阻力,使向该处流动的供应体的流动静压力增大,迫使金属向阻力小的方向流动,从而使型材整个断面上金属流量更加均匀。挤压实验结果表明,合理的模具设计对挤压材的挤压过程和挤压制品质量有重要影响,锥形模具更适合于扁形钛铜复合棒的挤压。解决了科研生产实际对大的长宽比扁型钛铜复合棒的需求。     

型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模

本文采用有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的变形流动规律。并综合主要模具结构参数对金属流动速度的影响 ,建立了铝型材挤压模模孔工作带设计计算的数学模型。选择实际型材零件按本文推导的公式设计了工作带长度 ,并与实验进行了验证 ,结果表明挤压效果良好。该公式可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算