扁挤压筒结构参数优化及分析研究

本文应用有限元法对过盈装配扁挤压筒的结构参数进行了系统的分析。获得了不同装配参数下 ,扁挤压筒在装配后及工作时的内部应力分布和最大等效应力的变化规律。以扁压筒在装配和工作状态下的最大等效应力值同时最小 ,并小于材料的许用应力为目标函数 ,对扁挤压筒的结构参数进行优化。通过参数优化 ,获得最佳的结构参数 :内套外径尺寸、中套外径尺寸、内中套过盈量、中外套过盈量。分析结果对扁挤压筒的设计和制造具有重要参考价值     

扁挤压简结构参数优化及分析研究

本文应用有限元法对过盈装配扁挤压筒的结构参数进行了系统的分析.获得了不同装配参数下,扁挤压筒在装配后及工作时的内部应力分布和最大等效应力的变化规律.以扁压筒在装配和工作状态下的最大等效应力值同时最小,并小于材料的许用应力为目标函数,对扁挤压筒的结构参数进行优化.通过参数优化,获得最佳的结构参数内套外径尺寸、中套外径尺寸、内中套过盈量、中外套过盈量.分析结果对扁挤压筒的设计和制造具有重要参考价值.     

36MN镁挤压机扁挤压筒设计

对36 MN镁挤压机3层扁挤压筒进行了设计,利用有限元软件MSC.Marc建立了扁挤压筒三维有限元模型,将内衬、中衬与外套设为可变形接触体,并取各层衬套配合直径2‰为过盈量,同时考虑温度影响,获得了装配和工作状态下扁挤压筒应力场.结果表明:装配和工作状态下,最大等效应力分别为906.7和531.6 MPa,满足强度要求...     

两层套组合式圆挤压筒热-应力耦合有限元分析

以两层套圆挤压筒为研究对象,运用ANSYS有限元软件对挤压筒进行热-应力耦合数值模拟,分析了挤压筒在装配条件下的应力情况;并通过基于Lame公式的应力叠加法计算出的解析解与数值解进行对比分析;采用正交试验方法,研究了过盈量、结构尺寸对挤压筒应力的影响规律。结果表明考虑温度场的热应力时,挤压筒的最大等效应力明显降低,且各层套的应力变化越趋平缓;解析解与数值解的误差均在2.4%以内,验证了数值模拟结果的正确性;过盈量和结构参数的变化使得挤压筒最大等效应力出现在内套内壁或外套内壁。     

提高挤压筒内壁耐磨性的WC-12Co涂层有限元优化

目的获得WC-12Co涂层厚度的优化方案,以提高挤压筒内壁的耐磨性。方法基于ANSYS软件,以两层套圆挤压筒为研究对象,进行挤压筒内壁有无WC-12Co涂层及涂层厚度对挤压筒应力分布影响的有限元模拟。结果施加涂层后,在装配、挤压-装配和热-挤压-装配情况下,涂层的应力分布合理且都小于该温度下涂层的屈服强度;而在热-装配条件下,由于热应力和过盈量引起的预应力相互抵消,使得总体应力较小;同时,等效应力在涂层与挤压筒的结合处发生剧烈变化,而在其他位置的应力相较于不施加涂层时变化较小。在各种工况下,挤压筒内出现的最大等效应力均随着涂层厚度的增加而降低,且热-挤压-装配下涂层厚度对最大应力影响最大。结论在所选涂层厚度范围内,涂层厚度越大,挤压筒所受的最大应力越小,越有利于挤压筒使用。当涂层厚度为6.4 mm时,各种工况下的最大等效应力最小,此时在热-挤压-装配工况下的最大等效应力为760.61 MPa,已经远低于H13钢的屈服强度,可以满足实际使用要求。     

挤压筒加热及温度控制问题的探讨

介绍了挤压筒加热方式及各种加热器使用现状,并对挤压筒加热过程中存在的问题进行了分析.分析结果表明,挤压筒加热以应力分布均匀为原则;加热器安装应接近挤压筒中心,尽可能减小外套与内衬之间温差;对挤压筒前、后两端以及顶部和底部应采用独立加热系统,通过多区加热元件正确定位,控制挤压筒温升和温差,可以使挤压筒温度及应力分布均匀,...     

挤压筒内衬纵向开裂原因分析

挤压筒组件由挤压筒外套与挤压筒内衬两部分组成。此组件投入使用约11个月后，发现在挤压过程中返铝严重，经检查，其内衬有长约1 000 mm的裂纹。为确定挤压筒内衬开裂性质及产生原因，进行宏观分析、化学成分检测、电镜断口分析和金相高低倍检验，对其原因进行分析。结果表明：挤压筒内衬纵向裂纹产生的主要原因是材料成分分布不均，偏析严重、强度不足、塑性低、脆性大，内表面淬火裂纹破坏了基体的连续性，无法满足使用要求而疲劳开裂。     

大型整体壁板用扁挤压筒受力的有限元分析

采用弹性有限元法对生产大型铝合金整体壁板用扁挤压筒的受力情况进行了数值模拟,获得了扁挤压筒各层套间装配接触压力的分布,以及扁挤压筒在不同内压,不同结构尺寸和不同装配条件下的应力分布情况和强度条件。结果表明,扁挤压筒各层套之间的装配接触压力分布不均;现行内孔尺寸为８５０ｍｍ×２５０ｍｍ的扁挤压筒,其最大允许工作内压为５００ＭＰａ。将现行扁挤压筒的内孔尺寸改为８５０ｍｍ×３２０ｍｍ,采用合适的装配过盈     

挤压筒内套的修复

我厂从台湾省购进两台挤压机,其挤压筒是内、外两层结构,内套是盛锭筒,过盈配合于外套中.内套材质是4Cr_5MoSiV_1.外套材质稍软些,其外径和长度均约700毫米.挤压筒前端与模具是平面接触.外套装在保温箱筒里,用电热管预热(300～450℃、6～8小时).挤压筒内套承受着高温(400～450℃)、高压(2.5～13.0兆帕)、频繁胀缩和挤压冲击,因工作条件相当恶劣,致使挤压筒内套容易损坏和挤裂.     

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。     

铝挤压机挤压筒的失效分析

通过对铝挤压机挤压筒使用状况的阐述,分析了影响挤压筒失效的几个因素.结果表明:内衬和外套的材料选择蠕变曲线要接近,结构设计避免尖角,既要考虑强度又要考虑温度的测量精确；在恒速挤压中实现等温挤压,要进行挤压筒的冷却；挤压筒的温度控制至关重要；在挤压开始前的挤压筒加热中,挤压筒内孔的前后必须堵住,以便内衬的保温.     

扁挤压筒内孔形状对应力分布的影响研究

在对过盈装配扁挤压筒的结构参数进行优化的基础上 ,应用数值分析方法进一步研究和分析扁挤压筒的内孔形状对等效应力的峰值的影响 ,获得了内孔形状变化对等效应力的峰值的影响规律 ,并对内孔形状进行了优化。结果表明 ,内孔形状经过优化后的扁挤压筒 ,内套圆角处的应力值得到明显下降 ,筒体内的等效应力的峰值明显降低 ,下降幅度为 14 5 %。     

多层套扁挤压筒的热-力耦合有限元分析及结构优化

基于ANSYS软件,采用间接法对多层套扁挤压筒进行了热-力耦合数值模拟,分析了扁挤压筒在内压、预紧力及热载荷作用下的温度场和应力场;通过正交实验法,分析了工作内压、过盈量、衬套数、内孔尺寸、整体尺寸及材料对扁筒中热应力的影响。结果表明:各层套的温度分布不均匀,呈现出由外衬套向内衬套增大的趋势,且外层的温度分布比内层与中层均匀;热应力的存在使扁筒的等效应力更均匀;增大工作内压和过盈量会使扁筒的等效应力和接触应力均增大;选取三层套、合适的内孔和中衬的尺寸以及经济合理的模具材料更有利于提高筒的装配效果和降低其等效应力。模拟分析获得了较为合理的工艺参数,为优化扁筒的结构设计和装配提供了参考依据。     

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。     

大型铝挤压机扁挤压筒有限元分析

建立了扁挤压筒三维模型,应用有限元法进行了热-结构分析,结果显示内衬在过盈预紧力、热载荷与工作内压作用下,外壁在圆周方向上呈长圆形,内壁水平轴向各节点与垂直轴向各节点沿挤压方向变形具有分段性特征;内壁圆弧处的受力过渡区极易出现应力高值,内壁直边段的等效应力值沿挤压方向明显分为两段,分段位置接近挤压筒全长二分之一,内壁圆弧处的各等效应力等值面几乎平行。     

扁挤压筒装配压力的一种计算法

挤压筒采用组合形式 ,可有效降低内部最大拉应力 ,提高承载能力和使用寿命。扁挤压筒内孔非圆形 ,厚壁圆筒计算公式不再适用 ,通常采用有限元混合法进行计算 ,但是这种方法不仅计算复杂而且耗时。本文提出一种处理多层筒体过盈装配后压力计算的有效方法 ,即扩大阶数法。该法能一次性求解装配压力 ,大大减少了计算的工作量。     

扁挤压筒优化设计方法研究

由于扁挤压筒自身结构的不对称、挤压过程中承受交变高压、高温及其引起的疲劳、蠕变以及死区的影响,严重影响使用寿命。综述了目前扁挤压筒的优化方法、新结构及具有优良性能的热作模具钢,达到降低其应力峰值、改善其应力分布从而提高使用寿命的目的。阐述了疲劳、蠕变作用对衬套间过盈量的影响,由于交变高压、高温的作用,使得疲劳、蠕变作用减小了扁挤压筒衬套间的过盈量,降低了扁挤压筒的使用寿命。分析了死区大小对挤压过程中摩擦力及挤压力大小的影响机理,挤压过程中死区越大,致使摩擦力、挤压力越大,扁挤压筒的负荷越大,从而会加速扁挤压筒的失效。最后从扁挤压筒设计原则和研究方向上总结出提高扁挤压筒使用寿命的措施,为扁挤压筒优化设计提供参考。     

采用双联系统精确控制挤压筒温度

挤压筒内衬受磨擦、温度和压力的综合作用会引起内衬冲蚀和挤压筒变形,从而浪费投资和时间。在挤压中,挤压筒的温度变化较大,一般挤压筒中间的温度高于两端。另外,挤压筒的温度有可能比内衬的温度高得多,当挤压筒的温度明显高于内衬的温度时,会引起内衬滑移。下面论述解决内衬滑移的一些新设想。采用温度控制     

大型整体壁板多层预紧挤压筒装配应力有限元分析

大型铝型材整体壁板一般在大型挤压机上采用圆挤压筒进行挤压，为了提高圆挤压筒的强度，需要采用多层预紧组合式挤压筒，利用ANSYS有限元软件建立了两层套和三层套挤压筒的有限元模型，并利用接触单元法，将配合面拟合为接触面，对装配应力进行了比较分析，为多层套挤压筒设计提供了依据。     

耦合作用下的扁挤压筒有限元分析

由于扁挤压筒同时受到内压，预紧，热载荷作用，因此有必要考虑内压-预紧-热载荷的耦合作用。本文运用ANSYS分析软件，利用物理环境分析法建立了三层套组合式扁挤压筒内压-预紧-热载荷耦合有限元模型。模拟结果表明热应力的存在对扁挤压筒的等效应力分布影响较大，可以有效地降低内层套的最大等效应力值，但是扁挤压筒的应力分布形式并未改变，为进一步优化扁挤压筒结构尺寸、装配条件提供参考。同时表明了物理环境分析法分析耦合效应的可行性。