基于ANSYS的空心铝合金型材挤压过程数值模拟及优化设计研究

在铝型材挤压生产过程中,模具结构参数的设计及工艺参数的选择直接影响铝型材的质量。采用有限元的ANSYS软件对某高速列车车壁复杂薄壁空心型材的挤压过程进行了数值模拟,系统地研究了铝材在模具型腔内的流动规律和变形机理,获得了模具结构参数和工艺参数对挤压成形过程的影响规律。通过分析,提出了增设阻流坎和二级焊合室的优化设计方案。经过对比试验,发现优化后的模具结构有效地解决了初始模具中的速度分布不均的问题,其所生产的铝型材截面上的应力分布和温度分布更加均匀,焊缝质量比用初始模具生产的型材的焊缝质量有明显的改善。

大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压成形工艺

目的解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压过程中材料流速均匀性控制难,以及模具局部应力集中导致模具寿命低、挤压型材尺寸稳定性差的问题。方法采用有限元模拟方法对此类典型型材挤压过程进行仿真分析,根据仿真结果中型材出口材料流速分布情况,通过调控不同部位材料流入量及材料流动阻力,并以型材出口流速差和流速均方差(SDV)作为衡量挤压过程中材料流速均匀性的指标,逐步迭代优化模具结构以提高材料流动均匀性;根据仿真结果中挤压模具应力分布情况,以模具最高应力作为衡量模具强度的指标,逐步迭代优化模具结构以减小模具应力。结果通过迭代仿真依次优化模具工作带长度、分流孔尺寸、阻流块高度等参数,最终型材出口流速差由25.07 mm/s降至2.72 mm/s,流速均方差由9.84 mm/s降至0.72 mm/s;通过迭代仿真优化焊合角度,最终模具最高应力由945 MPa降至863 MPa。采用基于有限元仿真优化结构的挤压模具成功制备了合格的铝合金型材样件,挤压试验结果与数值模拟结果吻合。结论通过优化模具工作带长度、分流孔尺寸及阻流块高度,调控不同部位材料流入量及材料流动阻力,能够有效解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压流速均匀性差的问题;通过优化模具焊合角度,能够显著降低模具局部应力集中。

1633B铝合金空心型材挤压过程的数值模拟及虚拟试模

通过将有限元法与有限体积法相结合,在MSC.SuperForge商业软件上实现了挤压比λ=62.6的空心薄壁铝型材挤压过程的数值仿真,获得了该型材挤压过程的材料流动速度场、应力场、应变场、温度场分布图以及焊合过程.通过与生产试模结果的比较表明,基于数值分析的虚拟试模对挤压模具设计和挤压工艺的优化有直接指导意义.

高速列车车体用A6N01铝合金超宽空心型材的研制

介绍了高速列车车体用A6N01铝合金超宽空心型材的研制、生产过程。着重介绍了生产500 km/h高速列车车体用铝合金型材所需要的主辅设备、检测装置、模具设计制造技术,以及先进的熔铸、挤压工艺技术的要求。所生产的铝合金型材的组织、性能全面达到了国际先进水平。

铝合金空心型材挤压模设计

在生产铝合金型材时 ,平面分流模在空心型材的挤压生产中得到了应用。

基于PROE的铝合金型材挤压成型数值模拟及模具结构优化研究

随着铝合金大型空心截面型材的结构形状越来越复杂,以及对成形件质量、强度、寿命和可靠性的要求不断提高,传统的工艺设计方法已经不能满足其快速发展,出现了试制周期长、产品合格率不高、产品的工艺稳定性无法保证等问题。因此,采用PROE软件对某一高速列车车壁的大型空心截面型材的挤压成形工艺进行模拟仿真,并对模具型腔内铝材的变形机制和流动规律进行了系统的研究,获得了模具结构参数和工艺参数对挤压成形过程的影响规律。提出了两种优化设计方案,经过对比试验的验证表明,优化后的模具结构有效地解决了初始模具中的整体应力分布不均的问题。

铝合金空心型材一模两孔挤压模具设计与制造及试挤

以常用的6063-T5铝合金建筑门窗JMC-88空心型材为实例,介绍挤压铝合金空心型材用的双孔平面分流组合模结构要素的设计,以及模具制造加工与试挤压生产的情况。

铝合金空心建筑型材的焊合纹

介绍了6063铝合金空心建筑型材经表面处理后焊合区表面产生焊合纹的组织特征、形成机理。指出:焊合纹有白亮色和暗色带状物两种;形成两种焊合纹,存在带状分布质点、小晶粒和织构等3种组织特征;焊缝区金属变形程度大是产生焊合纹的关键;改善模具设计,减少焊缝区局部变形是减少焊合纹的主要措施。

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。

铝及铝合金空心型材一模多出(孔)挤压模具设计与生产工艺实例分析

以常见的广泛应用的民用建筑门窗空心型材为例,具体介绍了挤压工艺的优选、双孔平面分流组合模结构要素设计及试挤压的情况。

铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及模具结构优化设计

截面变形是复杂空心型材挤压过程中经常遇到的难题,实际生产中需通过反复试模、修模才能得到合格的产品。针对6063铝合金空心型材截面内凹问题,采用数值模拟方法获得了挤压过程中不同方向上的金属流速及模具焊合室内不同高度的压力分布,分析与讨论了产生缺陷的原因,并优化了模具结构。模拟仿真结果表明,添加阻流块后挤压过程中型材不同位置和不同方向上的流动速度更加均匀,挤出型材向内凹的现象得到改善。实测结果显示,采用改进后的模具结构,挤压型材最大内凹量减小为0.15 mm,可以满足实际应用要求。

网格重构在铝合金空心型材分流模挤压过程数值模拟中的应用

采用作者等人开发的基于Deform-3D与Pro/Engineer的网格行重构技术,对典型大断面空心铝合金工业型材分流模挤压全过程（包括焊合过程）进行了模拟分析。结果表明,采用某企业的现行模具设计方案,挤压初始阶段,型材两侧焊合面率先产生焊合,中间部位焊合面的焊合相对滞后,导致挤出型材断面的中间位置金属流量不足,同时模芯出现弹性偏移,易造成壁厚超差;挤压稳态阶段,模孔附近型材的最高温度为520℃、焊合室内的静水压力约为A6005铝合金屈服强度的5~10倍、模芯弹性偏移量为0.43 mm,基本满足型材挤出温度、焊合质量及壁厚尺寸公差的要求。