反向擠壓棒材的成型規(guī)律研究.pdf

1、本文以反向擠壓鋁棒材為研究對(duì)象,在參考了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,建立了考慮塑性功、摩擦生熱、對(duì)流換熱和熱傳導(dǎo)等多種邊界條件的熱-力耦合溫度場(chǎng)的有限元模型。使用MSC-Superform有限元分析軟件,選用剛塑性有限元法和平面軸對(duì)稱單元,通過對(duì)2A11鋁棒材反向擠壓的數(shù)值模擬,結(jié)合影響擠壓效果的各種因素,分析鋁棒材反向擠壓過程中金屬的流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力與應(yīng)變和溫度場(chǎng)等情況,總結(jié)影響制品成形質(zhì)量的原因等。主要研究成果如下:
　　1.通過對(duì)

2、正、反向擠壓時(shí)的應(yīng)變情況對(duì)比模擬,得到了反向擠壓鋁棒材成型過程中的金屬變形流動(dòng)規(guī)律:棒材中心的金屬流動(dòng)速度比邊部的快,擠壓速度越快,流速差越明顯。無論是縱向或橫向,金屬的變形流動(dòng)都比正向擠壓時(shí)均勻。
　　2.通過對(duì)正、反向擠壓條件下的擠壓力大小變化進(jìn)行了模擬比較,得到了反向擠壓時(shí)的擠壓力的變化規(guī)律:反向擠壓的單位擠壓力最大值不是出現(xiàn)在突破階段,而是出現(xiàn)在擠壓快結(jié)束時(shí)的終了擠壓階段,即隨著擠壓過程進(jìn)行,擠壓力剛開始基本不變化,隨后緩

3、慢升高,在擠壓結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值。這種變化規(guī)律與正向擠壓是相反的,只是擠壓力上升速度比正向擠壓的擠壓力下降速度要緩慢得多。擠壓相同制品時(shí),反向擠壓所需的最大擠壓力小于正向擠壓。
　　3.通過分析應(yīng)變模擬圖和模面附近的法向應(yīng)力圖,得到了反向擠壓過程中死區(qū)的位置及大小變化等規(guī)律:反向擠壓時(shí)的死區(qū)范圍很小,其面積、形狀都不同于正擠壓;擠壓過程中死區(qū)大小幾乎不變(正向擠壓時(shí)逐漸在減小);死區(qū)面積隨著擠壓比λ的增大而略有增加。
　　4.

4、通過對(duì)反向擠壓成型過程的溫度場(chǎng)模擬,得到了其溫度的變化規(guī)律:反向擠壓時(shí)的溫升較小,一般在30~60℃。擠壓速度越慢,溫升越小。有利于生產(chǎn)縱向組織性能均勻、尺寸均一的高精度制品。
　　本文將CAD建模技術(shù)及有限元分析軟件結(jié)合起來,運(yùn)用于反向擠壓生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)與優(yōu)化,建立了與生產(chǎn)實(shí)際更加接近的模型,模擬反向擠壓的實(shí)際生產(chǎn)過程。因此,模擬計(jì)算的結(jié)果可以用于優(yōu)化棒材反向擠壓工藝參數(shù),從而可以提高生產(chǎn)效率,并可獲得組織、機(jī)械性能較為一致、表