锌合金表带链型材挤压模设计与挤压过程数值模拟

通过对单孔挤压模和双孔挤压模挤压过程的数值模拟和实际挤压实验,实现了锌合金表带链型材的挤压成形,用2种不同结构的模具挤压时,相同挤压速度下,型材的温升基本相同,最大挤压力相差不大;随着挤压速度的增大,型材温度升高显著,最大挤压力增大。采用双孔模挤压时,挤压过程更平稳,挤压效率更高。     

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。     

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。     

TC4钛合金Y型材热挤压成形工艺优化及组织演变

采用控制单一变量法设计型材挤压试验,通过DEFORM-3D有限元软件模拟分析不同挤压模角、挤压温度和挤压速度对热挤压成形过程中金属流动、等效应力、等效应变及最大挤压力的影响。模拟结果表明,当选择挤压模角45°、挤压温度1050℃和挤压速度120mm·s^-1时,TC4钛合金Y型材挤压变形过程中的挤压力最小且产品表面质量最好。基于模拟结果,对钛合金Y型材进行挤压工艺试验并观察挤出产品的金相组织。试验结果表明,在挤压模角、温度和速度选择合理的情况下,可以挤出表面、平直度、尺寸等合格质量的TC4钛合金Y型材且挤压后微观组织得到了细化。     

某铝合金T型材双模孔反向挤压变形分析及模孔位置优化

双模孔反向挤压过程中，模孔布局对挤压型材的变形及质量具有重要影响。对某铝合金T型材双模孔反向挤压过程进行了数值模拟，分析了不同模孔布局对挤压型材变形及其均匀性的影响规律，获得了平模挤压两模孔的合理布局方案。并针对平模挤压两模孔之间存在的等效应变集中问题，提出了一种在平模挤压两模孔之间设置劈料台的方法，对比分析了设置劈料台前后型材的等效应变、温度分布和流速分布等。结果表明，模孔布局对挤压型材的等效应变分布的影响明显，合理的模孔布局可有效提高型材的变形均匀性，具有劈料台的挤压模具能够显著改善型材的等效应变集中问题。     

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     

型材挤压模CAD／CAE／CAM系统结构框架的建立

运用IDEF0建模方法,建立了型材挤压模CAD／CAE／CAM系统的功能模型,模型分解为型材挤压模工艺参数和模具结构设计、成形过程有限元分析和模具制造三大模块,为进一步开展型材挤压模CAD／CAE／CAM技术集成构造了系统框架。     

空心型材分流模优化设计的有限元模拟

利用UGNX软件建立分流模实体模型,利用MSC.supeform有限元模拟软件对分流模挤压过程进行热力耦合有限元模拟,研究了挤压过程中模芯的变形情况.结果表明,即便是对称性较好的矩形管分流模,模芯在横向上也会发生一定量的偏移及扭转,影响型材的尺寸精度.对于大多数空心型材来说,其断面往往都是不对称的,仅依靠设计者的经验和判断是很难避免模芯变形的,而采用有限元模拟的方法,则可以较为方便地找到解决这种变形的方法,为设计提供科学的依据.     

提高挤压模型腔精度的几种方法

以双孔圆管模为例，阐述了如何解决空心型材挤压模具制造中的某些技术问题，以提高挤压模型腔的精度。     

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。     

Non-steady FE analysis on porthole dies extrusion of aluminum harmonica-shaped tube

According to the rigid-viscoplasticity finite element method, the porthole die extrusion process of an aluminum harmonica-shaped tube was successfully simulated based on software Deform-3D. The distribution of stress field, effective strain field, velocity field and temperature field during the extrusion process were discussed and the metal flow in welding extrusion was analyzed. The simulation results show that the material flow velocities in the bearing exit are non-uniform with the originally designed die and the forepart of the profile is not neat or even. Aiming at solving this problem, the modification method of die structure was improved. The result shows that the uniform material flow velocities in the die exit and a perfect extruded are obtained by modification bearing length.     

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。     

角铝型材挤压过程的数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论,对角铝型材挤压过程进行了数值模拟,分析了型材挤压过程中各阶段的网络畸变情况,给出了挤压变形时的流速、应变和应力分布,揭示了造成异型型材挤压时出现扭拧、波浪和弯曲等缺陷的重要原因是变形体内存在一个涡流场,模拟结果为正确地设计型材挤压模具和工艺参数的选择提供了可靠依据。     

Material physical response in the extrusion process

The mechanical properties and surface quality of the extruded profiles depend on the final microstructure which has been developed during the extrusion process. The final microstructure is a result of a billet microstructure, material deformation history and post-processing treatment. In order to understand the role of the metal flow in the deformation history both physical and numerical process modelling techniques have been applied. Physical modeling of the extrusion process using modelling materials allows quick and inexpensive evaluation of the flow conditions through different die configurations. Additional information can be obtained from the crystallographic characterization of the typical deformation zone regions such as dead metal zone, main deformation zone and recrystallized zone on the billet-container interface. The electron backscattering diffraction (EBSD) technique has been utilized to follow in detail the orientation aspects of the deformed grains in extruded aluminum. This analysis provides information which can be utilized in the die and process design to improve metal flow uniformity and therefore the microstructure of the final product. It also allows prevention of the typical extrusion defects like surface tearing.     

精密金属挤压椭圆型材偏心率参数与模腔优化分析

针对非轴对称异型材挤压塑性流动及模腔研究的理论课题 ,借助于近代共形映射数学理论研究成果和塑性成形理论 ,建立椭圆型材精密挤压模腔和金属塑性流动的三维数学模型 ,由椭圆型材截面的偏心率参数变化 ,通过能量极值原理 ,进行挤压载荷比和优化模腔参数规律性分析 ,同时为精密快速实现椭圆型材挤压模腔CAD/CAM一体化的目标提供技术支持     

面向应变均匀性和成形力的等径道角挤压模具结构参数优化

面向等径道角挤压成形应变均匀性和成形力,以3003铝合金为研究对象,采用有限元法分析不同模具外角、内角、内角半径挤压变形的等效应变均匀性和挤压成形力。研究结果表明:外角ψ对等效应变均匀性影响显著,而内角φ主要对挤压成形力影响较大,内角半径r对二者影响不明显。因此采用合理的模具结构参数,既可以提高应变均匀性,又能降低挤压成形力。基于正交试验分析得到了模具结构参数为:ψ=40°,φ=105°,r=1.5 mm,这为研究试样宏观塑性变形与细化晶粒微观组织演变规律、模具结构设计参数提供理论依据。     

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.     

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。     

焊合角和焊合室深度对复杂悬臂空心铝型材挤压成形质量的影响

应用Hyper Xtrude有限元分析软件,考察了带长悬臂结构空心截面铝型材挤压时的焊合角α和焊合室深度h对其挤压成形质量的影响。结果表明:当α在15°~45°时,型材悬臂处及空心部位四周分流桥下金属的流动速率较大,开始焊合的时间早,焊合历程长;当α增加到60°时,相应区域金属的流动速率明显降低,焊合推迟;在α达到90°时,该情况最为严重,焊合历程变短。α为45°时,模芯最大偏移量达到最小值0.045 mm。随着h的增加,焊合面静水压力最小值与上模最大等效应力及模芯最大偏移量均逐渐增大。综合考虑各因素的影响,确定该型材挤压模具的最佳焊合角和焊合室深度分别为45°与20 mm,并将其用于挤压模具设计,试模发现模拟结果与试模结果吻合较好,挤出型材的综合质量较高。