3003-H14铝合金微通道扁管波形冲压的摩擦边界条件优化

波形微通道扁管成为新一代热交换系统关键零部件,但是成形过程中截面畸变严重且受摩擦条件影响。本文建立了基于实验验证的3003-H14铝合金微通道薄壁扁管波形冲压成形-回弹有限元模型,模拟分析了动模-管坯摩擦系数μ_(1)和定模-管坯摩擦系数μ_(2)对截面畸变率分布和平均截面畸变率δh的影响。研究发现,筋的出现大大降低了扁管横截面的截面畸变量,但是对边缘孔的约束作用较弱。纵截面的畸变呈现为有规律的高低波动状态。对于横截面畸变,μ_(1)越大,δh越大;δh随着μ_(2)的增大,先减小后增大。在降低扁管整体的横截面畸变率时,应该考虑摩擦对之间的配合影响。对于纵截面畸变,μ_(1)和μ_(2)越大,δh越大。动、定模与管坯之间的润滑条件越好,越有利于降低纵截面畸变。μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.02和μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.17均为微通道扁管的最佳摩擦工艺条件。本研究能够为波形微通道薄壁扁管的精确成形提供借鉴。

微通道扁管挤压成形模拟及焊合质量的预测

采用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对微通道扁管的挤压成形进行数值模拟,得到两种分流模具挤压微通道扁管时焊合面上静水应力、等效应力和金属速度的分布以及变化规律。利用Donati提出的K参数法对两种模具的焊合面焊合质量进行预测对比,得到平面模和球面模的焊合面焊合质量指标Kad值分别为154.7和196.0,表明球面模挤压得到的扁管焊合质量优于平面模。通过实验测量两种模具挤压得到扁管的爆破压力分别为18.5MPa和26.0MPa,表明球面模挤压扁管的承压能力高于平面模,并进一步验证了预测结果。

铝合金微通道扁管EBSD晶粒度和织构分析

采用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究经高温大挤压比成形的AA3003铝合金微通道扁管横纵截面的晶粒分布、晶粒度统计和择优取向。结果表明,铝合金扁管的横截面和纵截面晶粒均呈等轴状,椭圆的长短轴比均约1.7左右。横截面平均晶粒尺寸约34.4μm,纵截面的平均晶粒尺寸约41.2μm。扁管沿挤压方向未观察到挤压变形带和焊合线。此外,铝合金微通道扁管织构为弱立方织构(100)[001]混合沿着挤压方向强高斯织构(110)[001]。并且经过高温严重塑性变形铝合金的微通道扁管的组织为再结晶组织,晶粒呈椭球状,顺着挤压方向略有拉伸,并生成典型铝合金再结晶织构。

3xxx铝合金微通道扁管晶粒组织和加工硬化

采用电子背散射衍射技术,研究了分别使用两种铝合金(3102和3F03)制备的同规格微通道扁管的晶粒组织,比较了5%冷轧变形后两种铝扁管中的残余应变分布。对冷轧后的铝扁管进行600℃/3 min退火处理,获得了包含异常大晶粒的退火组织。基于铝扁管的单向拉伸实验数据和加工硬化率曲线,建立了含应变修正项的硬化模型。使用该模型对单向拉伸变形过程中铝扁管材料中的位错密度和位错平均自由程演化进行了求解。结果表明:相比于3F03挤压态铝扁管,5%冷轧变形使得3102挤压态铝扁管筋部组织发生较高程度加工硬化;3102挤压态铝扁管在塑性变形过程中的位错平均自由程较小;3102挤压态铝扁管因具有较高的Si元素固溶含量和较小的晶粒尺寸而具有较高的加工硬化率。

铝合金微通道扁管热挤压成形数值模拟

铝合金微通道扁管热挤压成形中温度变化对成形质量有重要的影响。通过Gleeble热压缩试验,研究了AA3102铝合金的流变应力关系,并基于带线性软化项的修正的Voce硬化模型建立了该合金的本构关系。基于此模型,利用Qform-Extrusion软件平台建立了微通道扁管挤压成形的有限元模型,并通过与现场生产试验对比验证了模型的准确性。利用验证的有限元模型,以峰值挤压力和模孔出口处产品温度为目标变量,进行了仿真模拟正交试验研究。研究结果表明,峰值挤压力随着坯料温度梯度的增大而增大,模孔出口处扁管峰值温度随着挤压速度的增大而增大,调整挤压速度可以减小扁管温差。

平行流换热器用铝合金多孔微通道扁管评述

从微通道扁管的材料、结构、成形、表面防护及其应用进展等方面,对平行流换热器用铝合金多孔微通道扁管进行了简要评述,并对微通道扁管的发展趋势进行了展望。

基于线阵相机的微通道扁管表面缺陷检测系统

为实现对高速运动状态下的微通道扁管表面质量检测和自动剔料,设计了一种基于线阵相机的表面缺陷检测系统,该系统包括传动控制、图像采集及图像检测三大模块。为了实现扁管上下表面缺陷检测,先通过仿射变换和区域提取方法获得感兴趣区域,再统计比较灰度直方图,快速剔除表面强度缺陷;结合几何形状缺陷的光学特性,采用自动阈值分割法提取缺陷区域;通过分析连通域的灰度、几何形状特征来判别扁管左右表面是否存在缺陷。实验表明,系统能较好地实现对扁管表面缺陷的自动检测和剔除,实现机器换人。

高宽厚比微通道扁管铝型材挤压模设计与数值模拟

基于塑性成形理论,分析研究了某一高宽厚比微通道扁管铝型材的挤压成形工艺,根据扁管截面特点选择合适的坯料尺寸,设计挤压模。采用数值模拟技术对模具设计方案进行验证、分析与优化,并通过试验证明挤压工艺与模具设计方案的合理性,试验结果与模拟结果相符,可为同类型微通道扁管铝型材的挤压成形提供参考。

改进FCOS模型的微通道铝扁管表面缺陷检测算法

针对微通道铝扁管表面缺陷的检测问题,提出了一种改进的FCOS(fully convolutional one-stage object detection)算法。设计一种特征卷积金字塔网络(feature convolutional pyramid network,FCPN),使模型能够自适应地混合不同层的特征图进行检测;在分析原始FCOS应用于狭长缺陷检测局限性的基础上,改进了模型的正样本部署策略,以降低模型对狭长缺陷的漏检;设计更加合适的映射函数与中心度函数,解决标注框外正样本点的回归问题与中心度计算问题;使用EIoU损失(efficient IoU loss)替换原模型中的IoU损失,进一步提高模型的回归能力。实验结果表明,在微通道铝扁管的表面缺陷检测任务中,改进后的FCOS模型达到了76.4%的mAP(mean average precision),相比于原始模型提高了7.7个百分点。

折叠微通道铝扁管极限承压有限元仿真

微通道扁管是平行流换热器的核心部件,极限承压能力是其最重要的性能指标之一。基于ABAQUS有限元软件,采用显式动力算法,结合GTN材料损伤模型,建立了折叠微通道铝扁管压爆试验的有限元分析模型,用于分析和预测折叠扁管的承压能力。通过与实际压爆试验对比,仿真计算得到的极限承压值和残余鼓包凸度与实测误差在5%以内,验证了有限元仿真模型的正确性。利用经过验证的有限元模型,分析了不同孔数、辊弯角减薄量和辊弯角度对折叠扁管的极限承压值影响,结果表明:增多孔数、减小辊弯角减薄量和辊弯角度均有利于提高折叠管极限承压值,其中扁管的孔数对极限承压值影响最大。

换热器用微通道铝扁管市场前景及生产技术浅析

文章立足国内市场对换热器用微通道铝扁管在汽车、空调等领域的市场现状及前景做了分析及预测,并对国内生产微通道铝扁管的两种生产工艺及其关键技术进行了浅析。

微通道铝扁管表面喷锌后“白点”的形成机制

利用超景深光学显微镜对微通道铝扁管喷锌后的"白点"位置进行观察发现,"白点"由许多凸起的岛链状物聚集组成,这些岛状物在扁管的正常部位以大量分散状态存在。对"白点"位置的截面进行观察发现,该位置由微米级粒子堆积而成,高度约20μm。利用扫描电子显微镜对"白点"进行了观察,结合能谱分析结果显示,"白点"位置的岛链物主要成分为锌。基于分析结果推断"白点"的形成过程为:电弧喷锌过程中产生的锌固体颗粒在空气中会聚集成锌灰团,这些锌灰团很容易被卷进喷涂气柱中,直接喷射到铝扁管的表面发生撞击散裂成更细小的锌灰团,随后粘附在扁管表面形成光学显微镜观察到的岛状物,若初始锌灰团尺寸较大,则撞击产生的分散面积大,出现肉眼能见的大尺寸"白点"。平行流换热器组装后测试结果表明,这些所谓的"白点"并不会增加铝扁管的熔蚀泄漏的风险。

大功率密闭机柜热管散热器的试验研究

针对大功率密闭机柜散热困难,研制了R22为传热介质的微通道铝扁管型分离式热管散热器,并搭建试验装置对其散热性能进行试验研究。试验结果表明:加热功率为2k W、环境温度为50℃时,密闭机柜内部温度≤70℃,满足机柜散热要求;工作温度范围内,散热器散热功率与内、外循环进风温差有关;外循环进风风速提高,散热器换热系数非线性增加;内循环进风风速提高,散热器换热系数线性增加。研究结果为热管技术在机柜散热方面的设计提供依据。

基于相变材料的方形锂电池冷却实验研究

本文采用了三种不同相变温度的固体定形相变材料包覆方形电池的方法研究了相变材料冷却大容量锂电池的效果,以及不同放电倍率和不同相变材料包覆电池表面面积下的电池模块冷却效果。进一步采用了相变材料与微通道铝扁管复合的方式来加强锂电池的冷却能力,研究结果显示使用复合方式冷却电池能够取得更佳的冷却效果。