不等長工作帶對(duì)擠壓過程流變及溫變行為的影響.pdf

1、隨著高速列車、航天航空、艦船兵器、機(jī)械制造工業(yè)的快速發(fā)展，金屬擠壓制品向大型化、整體化、尺寸高精度化、斷面形狀復(fù)雜化發(fā)展的同時(shí)，也給擠壓模具的設(shè)計(jì)帶來了較大挑戰(zhàn)。
　　擠壓模具不等長工作帶是平衡擠出型材斷面各部位金屬流速，獲得高表面質(zhì)量、高尺寸精度制品的關(guān)鍵。大型鋁合金實(shí)心型材擠壓模具不等長工作帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸變化大，設(shè)計(jì)難度大。依靠源于工程類比的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，很難對(duì)不等長工作帶結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。以數(shù)值模擬方法取代部分實(shí)驗(yàn)，

2、已成為研究復(fù)雜構(gòu)件成形過程金屬流變控制的最有效手段，采用有限元法對(duì)不等長工作帶結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行模擬分析，獲得不等長工作帶對(duì)金屬流變行為、溫變行為的影響規(guī)律，預(yù)測產(chǎn)品成形質(zhì)量，提高模具設(shè)計(jì)效率，降低生產(chǎn)成本。
　　為此本文以小斷面矩形型材為例，采用數(shù)值模擬結(jié)合均方差法研究了不等長工作帶結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)型材斷面金屬流速及溫度的影響，獲得了不等長工作帶長度對(duì)金屬流速的阻礙規(guī)律，建立了工作帶長度與金屬流速之間的比例關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明，工

3、作帶長度L增加1mm，型材斷面最大流度降低0.9mm/s。當(dāng)采用工作帶長度L為5~6mm設(shè)計(jì)時(shí)，型材斷面SDV值為0.2，金屬流速分布均勻，型材外形較好。此時(shí)的工作帶面積配置比SL/SR取值為1.00~1.05。當(dāng)L為6mm時(shí)型材頭部彎曲偏移量取得最小值：0.19mm，0.57mm，此時(shí)型材非常接近外形平直的型材輪廓，有效改善了左側(cè)刀彎現(xiàn)象。工作帶長度的變化對(duì)型材表面的溫度分布影響較小，溫升僅為2oC，但對(duì)應(yīng)力分布影響較大，應(yīng)力值改變約

4、50MPa。
　　在此基礎(chǔ)上，基于將模具和工作帶設(shè)為兩個(gè)獨(dú)立的幾何實(shí)體的分體式幾何建模，同時(shí)在擠壓筒內(nèi)壁、模具表面和變形體之間選用剪切摩擦模型，變形體和工作帶表面之間選用庫侖摩擦模型，針對(duì)企業(yè)實(shí)際擠壓大型鋁型材時(shí)產(chǎn)生的刀彎缺陷，采用數(shù)值模擬方法分析了大型鋁合金實(shí)心型材擠壓過程中，不等長工作帶結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)金屬流動(dòng)行為及成形質(zhì)量的影響，通過對(duì)不同部位工作帶結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效的提高了型材斷面金屬流動(dòng)的均勻性，改善了型材表面應(yīng)力集中現(xiàn)象