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%。     

轨道车辆用超宽幅薄壁铝型材挤压过程数值模拟及模具优化

以轨道车辆用某扁宽、薄壁、弧形的大型铝合金型材为研究对象,基于HyperXtrude专业铝型材挤压成型有限元分析平台,采用拉格朗日-欧拉(ALE)算法,对其稳态挤压成型过程进行数值模拟。结果表明,采用初始模具挤压时,型材出口处的金属流速不均匀。通过增设阻流坎和扩大供料容积,多次优化模具结构后,型材出口处金属流速均匀。数值模拟结果与生产试模结果吻合,数值模拟结果可以为大型复杂截面铝型材挤压模具结构设计和优化提供指导。     

椭圆形类铝型材挤压模优化设计

根据生产实际中存在的问题,以调节挤压型材金属流速和流量为目标,应用有限元模拟技术,对椭圆形铝型材挤压模分流桥部位结构进行了优化,在降低挤压力、提高模具强度、平衡金属流速等方面都取得了显著效果,该方法对铝型材挤压模设计具有重要的指导意义。     

电动自行车电池外壳铝型材挤压模结构优化设计

针对某电动自行车电池外壳铝型材零件,进行热挤压模结构设计和优化,逐步提高型材出口流速均匀性和减小模具所受应力。基于专用铝型材热挤压成型模拟平台Inspire建立稳态挤压有限元模拟模型,采用流速均方差表征型材出口流速均匀性,通过分析型材流速均匀性和模具最大应力值确定模具结构优化策略。采取取消入料口下沉、增加分流孔、加入导流模3种措施进行优化,获得了最优的模具结构方案。模拟分析和试模料头结果显示,对于矩形框铝型材,增加分流孔个数与加入导流模可以减小模具所受应力,改善型材出口流速。     

基于网格重构技术的空心铝型材挤压温度场分析

采用焊合区网格重构技术,解决了大断面空心铝型材分流模挤压全过程的温度场模拟问题,分析了模孔出口处型材横断面温度分布情况,提出了合理的挤压速度范围。研究结果表明,挤压过程中型材横断面上最高与最低温度的位置并不固定,主要原因与模孔出口处不同位置的金属流速的变化有关。挤压初始阶段,型材横断面上圆弧半径较小端的金属流速较大,该部位的温度最高;随着挤压进行,型材横断面直边中部的金属流速逐渐增大,当挤压行程大于90 mm时,直边中部的金属流速大于圆弧半径较小端的金属流速,型材横断面最高温度出现在直边中部。根据6005A铝合金挤压生产中模孔出口处型材温度应为520℃~570℃的要求,该大断面空心型材合理的挤压速度为0.35 mm/s~1.05 mm/s。     

长悬臂类空心铝型材挤压过程数值模拟及模具结构优化

以典型的长悬臂类空心铝型材为例,采用CAE软件模拟其挤压过程。分析挤压稳定阶段下的分流孔入口、出口和型材出口截面金属流速分布差异,对分流孔、焊合室设计和模孔工作带高度分布进行改进,最终使型材出口截面金属流速差从101.57 mm·s-1大幅度降至14.50 mm·s-1,有效消除了初始方案中模具结构设计的不合理部分,有利于获得高精度的型材外观尺寸,为下一步优化工艺参数创造良好条件。通过分析挤出型材料头的变形情况发现数值模拟结果与生产试模结果大体吻合,从而证明了分析CAE软件仿真结果提出的2次优化方案可为该类铝型材挤压模具结构设计提供参考。     

基于试验设计和响应曲面法的大型带筋薄壁铝型材挤压工艺优化北大核心CSCD

以某大型带筋薄壁铝型材为研究对象,基于BBD试验设计、响应曲面法以及有限元模拟仿真,建立了工作带出口处型材截面流速均方差、最大挤压力与设计变量的响应函数关系,开展了穿孔针挤压成形工艺优化。研究结果表明:挤压速度是影响大型带筋薄壁铝型材穿孔针挤压成形材料流速的均匀性和挤压力大小的最显著因素。挤压成形工艺优化后,最优坯料温度为509.2℃、最优模具温度为506.1℃、最优挤压筒温度为518.8℃、最优挤压速度为0.2 mm·s^(-1),所对应的铝型材流速范围为5.393~8.910 mm·s^(-1)、温度范围为509.1~510.3℃、最大挤压力为119.4 MN,获得了理想的材料流速与温度分布均匀性,型材圆筒部分和筋部组织均匀,晶粒大小形貌相近,并显著降低了挤压力,满足了实际生产需求。     

阻碍角对6063铝合金空心型材“T字位”表面凹痕缺陷的影响

在空心铝型材挤压生产中,型材"T字位"表面常常出现凹痕,导致型材报废。对此,利用Q-Form对6063铝合金空心型材的挤压过程进行数值模拟,获得了型材"T字位"区域的金属流速分布,在此基础上,通过优化模具结构,在型材左右悬臂位置增设一微小阻碍角,使型材"T字位"局部区域金属流速平衡。试模结果表明:型材表面凹痕消失,符合生产要求。     

导流室设计对薄壁铝型材挤压出口速度的影响

采用基于ALE算法的HyperXtrude软件,模拟薄壁铝合金型材挤压模具导流室各种设计的金属流动情况,分析了各设计参数对金属流速的影响规律,并统计挤出型材断面上挤出方向的流速均方差S.D.作为衡量流速均匀程度的指标。分析结果表明,在设计断面不对称、壁厚不等型材模具时,有时需将型材的质心相对于模具的中心做一定距离的调整。型材断面上各处的壁厚差异和局部质心偏离都对流速有影响,但壁厚差异对于流速均匀程度的影响更大。在模具的型腔内添加阻流块结构,流速均匀程度可大为改善。调节阻流块的宽度、高度、形状、位置等参数,能够完全消除流速不均匀,但如果尺寸调整超过最佳点,流速均匀程度将迅速恶化。根据最优模拟结果对应的设计生产模具,并进行挤压实验,所得型材的尺寸质检合格,模具达到"零试模"要求。     

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。     

Mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die

Based on the finite element simulation of profile extrusion process, the effect of local extrusion ratio, die bearing area and the distance between extrusion cylindrical center and local die orfice center on mental flow velocity was investigated. The laws of deformed metal flow on profile extrusion process were obtained. The smaller the local extrusion ratio, the faster the metal flow velocity； the smaller the area of die bearing, the faster the metal flow velocity； the smaller the distance of position of local die orifice(the closer the distance of position of local die orifice from extrusion cylindrical axis), the faster the metal flow velocity. The effect of main parameters of die structure on metal flow velocity was integrated and the mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die was proposed. The calculated results with proposed model were well compared withthe experimental results. The proposed model can be applied to determine die bearing length in design of aluminum profile extrusion die.     

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     

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。     

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。     

宽展挤压模具正交试验研究

宽展模具的结构参数(入口宽度、出口长度、宽展模的高度、工作带的基准长度、模孔的位置)对SDV值(流速均方差值,该值越小,挤压过程越稳定)存在影响,在模具设计中,更重要的是确定这些参数对流速均方差的影响。针对上述问题,本文在数值模拟的基础上,采用正交试验法,对铝型材产品FD-Awdd-7生产中所用的宽展模具进行了研究,在这些模具结构参数中,对挤压流速均方差有显著的影响的参数包括：宽展模的入口长度、模孔位置以及宽展模入口长度与宽展模出口长度的交互作用。     

双孔模型材挤压过程的有限元分析

本文采用大变形弹塑性有限元理论 ,对双孔模型材挤压成形过程进行了有限元分析。模拟了双孔模非对称角铝型材挤压变形过程 ,获得了挤压变形时网格畸变、流速、应力和应变分布 ,展示了型材挤压件变形不均匀细节。并与单孔模型材挤压过程进行了比较 ,发现双孔模[1] 挤压时 ,变形体内存在两个互为相反方向的涡流场 ,它们相互抵消 ,从而可以消除型材挤压过程中产生的扭拧、波浪、弯曲等缺陷。为提高挤压件质量 ,优化设计多孔型材挤压模以及制定合理的工艺 ,提供了理论依据     

基于数值模拟的铝型材挤压变形规律的研究(I)

采用有限变形弹塑性有限元方法 ,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一般变形规律。     

新能源汽车电池架空心铝型材挤压模设计

针对新能源汽车电池架空心铝型材,设计分流挤压模,结合有限元模拟技术获得铝型材挤压过程中铝合金的流动速度分布情况。分析模拟得到的数据,针对铝合金挤出速度的不均匀性,对模具的芯模结构提出改进方案,改进后的模拟结果显示型材出口处金属流速均匀,试模试验与有限元模拟结果相符,为相关型材的模具结构设计和改进提供了指导。     

CPU散热片挤压过程的数值模拟及模具优化

采用刚粘塑性有限元法,利用Deform-3D有限元软件实现了铝合金CPU散热片导流模挤压过程的数值模拟。获得了挤压过程中材料的流动规律、挤压力、模具应力以及模具出口处流速的分布。通过数值模拟发现,型材出口流速很不均匀,远离型材中心的散热片齿部流速过慢。通过对导流模结构的调节,使得型材出口流速基本均匀,模具应力降低,提高了模具的使用寿命。模拟结果为导流模优化设计提供了依据。     

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。