翅管鋁合金型材擠壓模具優(yōu)化設(shè)計(jì)及橫向焊縫演化規(guī)律的研究.pdf

1、鋁合金作為一種質(zhì)輕、可回收、強(qiáng)度比高、塑性好易于加工、具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性的材料，用于生產(chǎn)各種高精度、復(fù)雜的實(shí)心和空心型材以及管材和棒材、線材，在建筑結(jié)構(gòu)、航空制造、汽車工業(yè)、船舶制造、能源動(dòng)力工程、電子設(shè)備等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，特別是在現(xiàn)代交通運(yùn)輸領(lǐng)域，車體輕量化和節(jié)能減排的需求十分迫切，大型復(fù)雜鋁合金型材進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期。
　　目前鋁合金型材的主要生產(chǎn)方式是使用擠壓機(jī)進(jìn)行擠出。擠壓工藝的優(yōu)劣直接決定鋁型材擠壓生產(chǎn)效率及型材

2、質(zhì)量。鋁型材加工是一個(gè)十分復(fù)雜的成形過(guò)程，它涉及到材料劇烈的變形和材料與模具之間復(fù)雜的摩擦、熱傳導(dǎo)狀況，難以直接觀察擠出過(guò)程中材料流動(dòng)規(guī)律，而模具設(shè)計(jì)以材料流動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ)，模具形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于提高型材質(zhì)量具有重要作用。型材橫向焊縫嚴(yán)重影響型材的力學(xué)性能，但型材橫向焊縫形成與演化規(guī)律的研究仍處于逐步完善狀態(tài)，其形成演變機(jī)理也是值得研究的主要內(nèi)容。
　　本文以一大型、帶有局部小幾何特征的中空翅管擠壓型材為研究對(duì)象，分析了型材的結(jié)構(gòu)特

3、點(diǎn)，設(shè)計(jì)了該型材的分流組合擠壓模具，以基于ALE算法的HX軟件為仿真平臺(tái)，建立了擠壓過(guò)程的數(shù)值模擬模型;為準(zhǔn)確描述材料的流動(dòng)行為，對(duì)7005鋁合金材料進(jìn)行了取樣和熱壓縮實(shí)驗(yàn)，建立了該材料的本構(gòu)方程;分析了擠壓過(guò)程中工作帶出口截面的速度場(chǎng)、變形場(chǎng)、溫度場(chǎng)等物理場(chǎng)量，針對(duì)模擬結(jié)果中出現(xiàn)的型材扭擰、變形等問(wèn)題，研究了分流孔的數(shù)目、大小及分流型腔斜度對(duì)型材擠壓過(guò)程的影響規(guī)律，優(yōu)化結(jié)果有效控制了型材出口截面的金屬流動(dòng)速度;研究了阻流塊對(duì)金屬流動(dòng)速

4、度的影響規(guī)律，優(yōu)化調(diào)整了工作帶的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了擠出材料流速的末端微調(diào)，利用優(yōu)化的模具結(jié)構(gòu)最終擠出了合格的型材;此外，還研究分析了上、下模具的受力、變形以及溫度分布規(guī)律。
　　研究了連續(xù)擠壓過(guò)程中型材橫向焊縫的形成、演化規(guī)律及其延伸范圍，探索了擠壓比、擠壓墊進(jìn)給速度等工藝參數(shù)對(duì)橫向焊縫延伸長(zhǎng)度及表面涂覆層厚度的影響規(guī)律，研究了擠壓死區(qū)的幾何形狀，分析了死區(qū)邊界形狀與橫向焊縫延伸長(zhǎng)度之間的關(guān)系，對(duì)死區(qū)邊界形狀進(jìn)行了曲線擬合，并對(duì)擠壓模具