有效摩擦对挤压成形影响的研究

为了减小摩擦对挤压成形的影响并合理地利用摩擦,采用DEFORM-2D软件对挤压筒与坯料之间的不同摩擦状况对挤压成形的影响进行了研究。结果表明,普通挤压时两者之间的摩擦是成形的阻碍;但挤压筒与挤压杆同向运动且形成有效摩擦时,可以降低成形力,改善金属的流动,减少力学性能和组织的不均匀性,有助于提高挤压件质量和模具寿命。     

改变摩擦方式的挤压成形研究现状

挤压成形时坯料和模具之间的摩擦力使得成形载荷显著增加,严重影响模具寿命和工件质量。因此,改善摩擦条件、使之对成形的不利影响降低就成为目前挤压成形研究的关键之一。对静液挤压、挤压筒的有效摩擦、振动辅助挤压成形、往复旋转辅助挤压成形以及变滑动摩擦为滚动摩擦等几种改变摩擦方式的挤压成形进行了分析,结果表明:流体润滑、界面摩擦因子降低、摩擦矢量改变方向以及滚动摩擦代替滑动摩擦都能有效地降低摩擦对挤压成形的不利影响。     

扁挤压筒设计

采用扁挤压筒挤压大型宽幅薄壁型材是一种非常有效的方法，它可以实现用高比压挤压大挤压系数，大宽厚比的薄壁宽幅型材。由于扁挤压筒需要在高温、高压、高摩擦等十分恶劣的条件下工作，应力状态十分复杂，而且局部拉应力很大，因此很容易在危险断面产生破裂。为了改进扁挤压筒设计，提高内套强度，通过在扁挤压筒优化扁孔参数基础上对不同比压、不同过盈量的扁挤压筒进行了分析，获得了各种不同情况下扁挤压筒等效应力数值，并给出优化扁挤压筒几何参数及结构。     

某复杂外形铝合金筒体挤压成形工艺

分析了铝合金筒体的等温挤压成形工艺及其塑性成形中的难点,确定了此类复杂外形零件的可行的成形方案.并对该零件的等温挤压成形工艺进行试验研究.结果表明:采用等温挤压成形的简体满足使用要求,可为此类复杂外形零件生产工艺设计提供有价值的参考.     

不同摩擦挤压过程中金属流动行为的变形分区研究

采用数值模拟和实验,深入分析了积极摩擦挤压过程中金属变形流动行为的力学机理,利用应力偏张量第二不变量J2、Lode系数μ等特征量对挤压过程进行了变形分区.结果表明:积极摩擦挤压时筒底不出现分流的现象,"死区"缺陷完全消失,处于塑性区内材料的应变类型由三种变为均一的拉伸类,且显著改善了成形过程中金属变形和流动的均匀性,利于金属的挤出成形及制品质量的提高.     

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。     

采用有效摩擦力反向挤压法生产难挤压的铝合金

介绍了采用有效摩擦力进行挤压的基本概念，这是俄罗斯三个研究机构的科学家们长期工作的结果。此处所述的是利用铸锭和挤压筒之间的摩擦以加强反向挤压过程。     

挤压角和摩擦对锥形挤压的影响

为了研究锥形件的挤压工艺,采用有限元分析软件ANSYS建立了铝材锥形件挤压成形的有限元分析模型.对挤压工艺的整个过程进行了模拟分析,获得了模具及试件内部的位移场、应力和应变分布,讨论了多种因素对挤压过程的影响.结果表明,锥形件挤压中挤压角与成形压力大体成指数函数关系,铝材挤压时挤压角一般不超过110°;接触摩擦的增大导致模具受力状况急剧恶化;凸模下压距离与应力之间的关系表明,挤压时要选择合适的断面缩减率.     

挤压工艺的摩擦系数测定新方法研究

研究了更适合重载挤压工艺的摩擦系数测定新方法.该方法通过浮动凹模摩擦实验装置测定摩擦载荷突变量与其它有关实验数据来确定重载挤压工艺摩擦系数.相应的实验研究表明,该测定新方法能准确地确定金属在挤压成形过程中的摩擦系数和评价其摩擦润滑效果.     

空心导杆挤压成形及数值模拟

针对空心导杆零件的特点,分析了其挤压成形工艺,提出了该零件的挤压成形工艺方案,并利用数值模拟软件DEFORM-2D,分析了金属成形时的流动规律.通过改变摩擦因子和芯轴运动速度,进行了多次模拟,得到了空心导杆在挤压成形时的最优工艺参数,并分析了在最优工艺参数下,空心导杆挤压成形时的最大等效应力、损伤因子、最大成形载荷和芯轴的受力,从而保证了挤压件的质量,为实际生产提供了理论基础.     

铝合金挤压时的摩擦与摩擦因数

对挤压铝合金时锭坯与工模具接触面上摩擦的性质和行为进行了研究。结果表明，由于铝锭坯与粘附在挤压筒内壁、穿孔针和模具工作带上的铝套或铝层是同种金属，粘着变形使得接触表面微结构自发地趋于相称，从而导致很大的摩擦；其摩擦因数与铝合金的牌号和变形抗力有关。建立了摩擦因数与变形抗力的关系式。     

反向挤压力计算式的误差分析与实践

目前，用于计算反向挤压力的计算式都是根据相奕正向挤压时的算式，并直接令作用在挤压筒壁上的摩擦为零得来的。实践中发现，计算出的挤压力与实测值差异较大，无法正确指导生产。造成这种差异的主要原因是忽略了正、反向挤压时变形区中温升及加工硬化程度不同对金属变形抗力的影响。及采用了与正挤压时盯同的变形抗力值。通过实践，建立了确定反挤压时金属变形抗力的方法及计算式。验证结果表明，以此为依据计算反向挤压力，误差不大于5％，可以满足工程计算要求。     

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。     

不同参数对铝合金枝杈类构件金属流线的影响及优化

通过有限元模拟软件,分析了不同参数对某铝合金枝杈类构件金属流线的影响,分析了该构件在成形过程中金属流线缺陷形成的原因.通过对坯料的高径比、挤压速度和摩擦因子3个参数进行优化,确定了最佳金属流线分布的成形方案.研究结果表明:适当增大坯料与模具之间的摩擦,可控制后期径向金属流动量和流动速度,从而有效地避免穿流缺陷的产生;较...     

空心坯料反挤压省力成形方法及应用研究

采用主应力法与数值模拟相结合的方法,研究分析空心坯料反挤压成形力变化规律。结果表明,空心坯料反挤压在减少接触面积的同时,减小了接触面上的单位变形力,大幅度降低了挤压成形力。经在重型车辆铝合金轮辋成形中验证和应用表明,该方法可行,为底部带中心孔的大型薄壁筒形零件的成形,提供了新思路。     

扁挤压筒在36MN镁挤压机上的应用

扁挤压筒可以为扁宽型材挤压提供更有利的金属流动条件,并降低挤压力。在36MN镁挤压机上应用扁挤压筒实现了扁宽型材挤压生产,生产实际经验表明:扁挤压筒内衬应进行优化设计,尽可能降低应力,同时也要保证加工质量,避免产生加工应力;扁挤压筒选材应保证较高强度,并具有良好的热疲劳性能、热稳定性能和加工性能;扁挤压筒外套对应内孔短边的位置应适当减少加热管孔,以利于扁挤压筒整体温度均匀变化;扁挤压筒应进行温度控制和调节,防止其因过热而产生塑性变形。     

Optimisation of flow balance and isothermal extrusion of aluminium using finite-element simulations

There is significant demand to reduce variations in the shape and mechanical properties of the aluminium extrusion process to meet tighter tolerance requirements. To reduce variations, the flow and temperature evolution in the container and die must be controlled. To study how the process parameters influence the temperature evolution and the material flow, the effects of ram speed, initial temperature distribution in the billet and container cooling rate have been studied. This work is divided into three parts which examine the different aspects of the extrusion process. (1) To minimize the radial variations of temperature and velocity fields over multiple press cycles. (2) To obtain isothermal extrusion of aluminium. (3) To understand and formulate the effect of an undesired lateral temperature gradient in the billet on the exit velocity of the aluminium sections. In each part, the effect of different process parameters on the flow balance and temperature evolution of the extruded sections is shown and discussed.     

A three-dimensional steady-state finite element analysis of square die extrusion by using automatic mesh generation

Steady-state finite element analysis is made for three-dimensional hot extrusion of sections through square dies by using an automatic mesh generator which can generate three-dimensional meshes by shifting two-dimensional meshes. In industrial practice, the design of extrusion dies is still an art rather than science, especially for complicated profiles, because the die design for a new extrusion is developed from previous experience and in-plant trials. The objective of this study is to develop a steady-state finite element method for hot extrusion through square dies, and to provide a theoretical basis for an optimal die design and process control for the extrusion technology. In the present investigation, steady-state assumption is used for both the analyses of deformation and temperature. The analysis of temperature distribution includes heat transfer, and is carried out by decoupling from the analysis of deformation. Convection link element is adopted for the heat transfer analysis between the billet and the container, and also between the billet and the die. Computations are carried out for solid and hollow extrusion of several sections. The present method of analysis has been shown to provide good results comparable with the non-steady-state method with reduced computation time. Distributions of temperature, effective strain rate, velocity and mean stress are discussed for effective design of an extrusion die.     

基于有限体积法的铜母线连续挤压扩展成形的数值模拟

对连续挤压几何模型进行简化,基于MSC.SuperForge软件平台,成功实现10mm×80mm铜母线连续挤压扩展成形的有限体积数值模拟,避免了刚塑性有限元法模拟大变形需要多次网格重划,体积损失等难题。获得了金属在模腔内的流动-应力-温度-组织耦合变化规律,详尽的分析了整个扩展变形流动过程与各物理场之间的关系,进一步探明了模腔结构对成形过程的影响。结果表明,在成形过程中,坯料最高温度约为872K,出现在坯料与挡料块接触的表面上;当趋于稳定状态时,扩展腔内坯料温度分布比较均匀一致,约为660K;坯料密度发生了明显变化,镦粗段坯料密度最高,为8.962×103kg/m3,产品成形区域坯料密度最低,在8.750×103kg/m3~8.771×103kg/m3之间。在镦粗段内,坯料与挤压轮的打滑量为32%,在镦粗前,坯料与挤压轮保持同步。坯料作用在腔体上的压力高点出现在腔体挡料块顶端,压力为473MPa。扭矩校核表明,数值模拟结果和实测结果吻合较好。     

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。