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。

基于有限元法的铜母线连续挤压扩展成形过程的数值模拟

基于刚粘塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM3D,对铜母线连续挤压扩展成形过程进行模拟,分析模腔内部金属的流动规律以及温度场、速度场、应力应变场的分布情况。模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中在挡料块附近和挤压模腔中心区域,上述区域的温度高、应力应变大。模拟结果对实际生产具有很好的指导作用。

铜连续挤压扩展成形温度场的分析

文章通过有限元数值模拟分析了铜连续挤压扩展成形中温度场的分布规律。连续挤压扩展成形过程中温升主要集中在变形和摩擦剧烈的区域。整个扩展挤压过程中最高温度出现在直角弯曲区靠近挡料块的附近,可达到700℃以上。从变形和摩擦的角度分析了坯料在挤压轮径向的温度分布的特点。从变形和传热的角度分析了金属在扩展挤压区宽度和厚度方向温度分布特点,以及温度对产品成形性的影响,并进行了现场温度测试,用热电偶采集腔体密封面和扩展腔的温度,实验结果与模拟结果吻合,为铜连续挤压扩展成形性的研究提供了依据。

分流模结构对连续挤压扩展成形的影响

连续挤压扩展成形是一种先进的铜母线制造方法,而分流模结构是影响成形的重要因素。根据连续挤压扩展成形特点,建立了基于DEFORM-3D刚塑性有限元模型,通过对铜母线连续挤压过程的数值模拟,分析了不同分流模结构下的金属流动规律、流速均方差。结果表明,分流模结构为无过渡面梯形时,金属流动速度差最小,流速均方差为3.11,变形最均匀。通过试验研究验证了数值模拟结果,为连续挤压扩展成形模具优化设计提供了重要的理论指导。

铜带连续挤压两次扩展成形力学模型

以TLJ500连续挤压机为模型,将具有两次扩展成形的连续挤压型腔划分为3个变形区,利用上限法建立各分区挤压力的力学模型,得出扩展腔入口单位挤压力与产品断面尺寸、形状复杂系数的关系。结果表明,对于一定的腔体结构,在产品厚度一定时,产品宽度与扩展腔入口挤压力呈线性关系,即挤压力随产品宽度的增加而增加;在产品宽度一定时,扩展腔入口挤压力随产品厚度的减小而增加,当厚度<12mm时,挤压力随着产品厚度的减小急剧增加;扩展腔入口挤压力随着产品形状复杂系数的增加而增加。

宽铜母线连续挤压扩展成形挤压力的分析

为探讨大扩展比条件下连续挤压的成形过程,基于TLJ630型宽铜母线连续挤压机,运用解析法对其二次扩展腔结构的挤压力进行计算,探讨了扩展比与挤压力的关系,通过与TLJ400型连续挤压机的扩展能力的比较,对挤压机生产的产品规格进行界定,并进行了数值模拟验证与实验验证,对宽铜母线生产提供了一定的理论依据。

6201铝合金管材的连续流变扩展成形过程

采用自行设计的连续流变扩展成形技术装置对6201铝合金管材的制备进行研究。结果表明：连续流变扩展成形可以制备质量良好的6201铝合金管材。制备d80 mm的6201合金管材最佳艺工艺条件为：挤压轮冷却水流量为10-15 L/min;浇注温度为750-780℃;模具预热温度为500-560℃;挤压轮转速为15 r/min。制品在线水淬固溶并在150℃时效10 h后的抗拉强度为300 MPa,伸长率为10.2%,等效导电率为47.4%IACS,抗拉强度比Al-Mg-Si-Cu铝合金管母线提高15%,等效导电率提高3%。

铜棒材连续挤压周向扩展成形力学模型

将铜棒材连续挤压周向扩展成形腔体分成3个变形区:扩展区、挤压区和成形区,利用主应力法推导出各分区单位挤压力公式,建立了腔体内的力学模型,并分析了扩展模扩展角、挤压模收缩角、流动通道长度和产品直径等工艺参数对单位挤压力的影响。结果表明:单位挤压力随挤压模收缩角和挤压模长度的增加而增加;扩展模扩展角为90°时,单位挤压力最小约为164.3 MPa,扩展模扩展角小于68°时,扩展模长度对单位挤压力的影响随着扩展模扩展角的增加逐渐减小,根据挡料块极限载荷确定了挤压模长度及可挤压产品直径的极限;最后通过工程试验对理论计算结果进行了验证。

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8.962×10^3kg/m^3,产品成形区域坯料密度最低,在8.750×10^3kg/m^3-8.771×10^3kg/m^3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。

6063铝合金单、双杆连续挤压扩展成形的对比

双杆连续挤压是宽厚比大的铝材的一种高效加工方法,文章针对6063铝合金单、双杆连续挤压扩展成形进行有限元数值模拟对比分析,模拟结果表明,双杆挤压较单杆挤压更能合理的分配金属的流动,金属挤压温度、速度和等效应变分布更加均匀,且挤压轮扭矩、挡料块受力均低于单杆挤压,因此在扩展挤压成形方面双杆挤压优于单杆挤压。双杆扩展挤压产生的焊缝呈花瓣形状,焊缝处晶粒尺寸大于基体晶粒尺寸;焊缝的存在对产品的力学性能会产生一定的影响,当拉伸力与焊缝成90°时,焊缝质量对产品力学性能的影响最大。

6201铝合金管材半固态连续扩展成形实验研究

采用半固态连续扩展成形技术,成功地试制了扩展比为3 52的6201铝合金管材·对其微观组织和力学性能的变化及机理进行了研究·实验表明:出模温度超过510℃时,其组织发生完全再结晶;T6,TA状态半固态连续扩展成形管材的强度随着时效时间的增加呈明显的上升趋势,而延伸率则呈明显的下降趋势·扩展成形工艺的关键在于确保成形终了温度高于520℃,T6状态的管材抗拉强度为299MPa,延伸率为9 4%;TA状态的管材抗拉强度为258MPa,延伸率为12 4%;力学性能演化机理分析表明,采用合适的连续扩展成形工艺与时效处理工艺能保证获得拉伸强度和延伸率匹配最佳的6201母线管材·

采用SRS技术制备A2017半固态合金与连续扩展成形

利用自制的单辊搅拌 (SRS)实验机制备出的A2 0 17半固态材料比常规铸造坯组织优良 ;在辊 靴型腔出口安装扩展成形模 ,使A2 0 17合金实现半固态扩展挤压成形·实验证明浇注温度高于 75 0℃ ,A2 0 17合金会过烧 ,不能成形 ;浇注温度低于 6 90℃时合金在出口发生完全凝固 ,不能实现扩展模充模 ;当靴子预热温度为 4 5 0℃ ,在最优浇注温度 710～ 730℃条件下 。

半固态挤压扩展成形过程数值模拟与试验验证

以半固态挤压扩展成形A2017铝合金扁型材为研究对象,采用有限元方法对半固态挤压扩展成形过程热流耦合场进行三维数值模拟,建立了热流耦合数学模型,确定了计算模型的边界条件,以及所研究合金的热物性参数,获得了不同工艺参数和模具设计参数下合金动态凝固过程的温度场和速度场,特别是模具设计参数对型腔内合金流动规律的影响.模拟计算结果与试验结果吻合较好,从而为合理设计成形模具,调整成形工艺,提高产品质量找到依据.

铝合金半固态挤压扩展成形过程三维数值模拟

以半固态挤压扩展成形A2017铝合金扁型材为研究对象,采用有限元方法对半固态挤压扩展成形过程热流耦合场进行三维数值模拟,建立了热流耦合数学模型,确定了计算模型的边界条件以及所研究合金的热物性参数,获得了不同工艺参数和模具设计参数下合金动态凝固过程的温度场和速度场,特别是模具设计参数对模腔内合金流动规律的影响,从而为合理设计成形模具,调整成形工艺,提高制品质量找到依据.

挤压轮转速对黄铜棒材连续挤压扩展成形的影响

针对黄铜棒材在连续挤压扩展成形中截面流动不均匀,易造成产品分层,影响产品质量等问题,研究了不同挤压轮转速对黄铜棒材连续挤压扩展成形的影响。模拟分析了不同挤压轮转速时的温度场、速度场和等效应变速率场分布情况,模拟结果表明:在定径带横截面处,随着挤压轮转速的提高,稳态下坯料的温度和等效应变速率最大值逐渐增大,中心与边缘速度差逐渐增大,产品成形不稳定。因此,适当地降低挤压轮转速有利于产品的稳定成形。通过连续挤压实验,验证了分层缺陷的存在,数值模拟结果与实验结果一致,证明了模拟结果的有效性。

型腔结构对AZ31镁合金连续挤压扩展成形规律的影响

应用连续挤压扩展成形方式制造镁合金板材,型腔结构对镁合金这种变形条件敏感的材料影响明显。采用DEFORM-3D软件,针对两种型腔结构,数值模拟了厚度为8 mm,宽度尺寸分别为80,120和160 mm 3种规格的镁板材的连续挤压扩展成形过程,探讨了型腔结构和产品尺寸变化与流动速度的关系。结果表明,增加型腔深度,低速区尺寸增大,高速区流动速度降低,模口处流动速度差减小。随着产品宽度增大,流动速度降低,模口处流速均方差增大,流动的不均匀程度增加。型腔结构和产品尺寸变化对坯料流动速度的影响缘于模壁摩擦力的作用。流动通道短,心部区域受到的摩擦阻力作用小,加大了心部和模壁区域的流动速度差。反之,增加型腔深度,模壁面积增加,摩擦力的作用区域增加,起到均匀流动速度的作用。

阻流环及模具结构对大扩展比连续挤压成形的影响

大扩展比连续挤压是制造铜带的一种新技术,阻流环及模具结构是影响扩展成形的重要因素。根据大扩展比连续挤压扩展成形特点,建立基于DEFORM-3D刚塑性有限元模型,通过对铜带连续挤压过程的数值模拟,分析不同阻流环及模具结构下的金属流动规律、流速均方差。实验与数值模拟结果均表明,使用有促流角的圆鼓形阻流环及变定径带模具时,金属流动速度差最小;流速均方差为0.58时,变形最均匀。为连续挤压成形模具优化设计提供了重要的依据。

连续扩展挤压成形常见缺陷分析与预防

介绍了连续扩展挤压成形的特点,系统地阐述了扩展挤压管材的几种典型缺陷及缺陷形成的原因并提出了相应的预防措施.

模具入口角度对铜排连续挤压扩展成形的影响

连续挤压扩展成形是一种先进的铜排制造方法,而模具入口角度是影响产品成形的重要因素。根据连续挤压变形特点,采用刚粘塑性有限元法,应用Deform-3D软件,针对模具的不同入口角度进行连续挤压变形过程的模拟。分析了不同模具入口角度对连续挤压各变形区温度、等效应力、等效应变、速度场以及工模具载荷产生的影响。结果表明,在扩展成形阶段,当模具入口角度为15°时,变形金属等效应力分布均匀,拐角处应力集中小,定径带处金属流动速度的均方差最小仅为0.05,挤压轮扭矩和腔体载荷都比较合理,有利于扩展成形。通过试验验证了模拟结果,为连续挤压模具优化设计提供了重要的理论依据。

有限元模拟在铜母线连续挤压扩展成形中的应用

利用DEFORM-3D对铜母线连续挤压扩展成形过程进行了有限元模拟,获得了挤压40 mm×10 mm铜母线的速度场、温度场和应力应变场。根据后处理结果分析,归纳对金属流动的影响因素,优化了挤压50 mm×6 mm铜母线的模具设计,通过与前者的数值模拟结果的比较分析,发现挤出的铜母线充满状态良好,流动应力较为均匀,并得到了与实际过程相符的金属流动规律。通过扭矩校核表明,优化方案可行。