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

1、鋁合金作為一種質輕、可回收、強度比高、塑性好易于加工、具有良好的導電、導熱性的材料，用于生產(chǎn)各種高精度、復雜的實心和空心型材以及管材和棒材、線材，在建筑結構、航空制造、汽車工業(yè)、船舶制造、能源動力工程、電子設備等領域被廣泛應用，特別是在現(xiàn)代交通運輸領域，車體輕量化和節(jié)能減排的需求十分迫切，大型復雜鋁合金型材進入了一個高速發(fā)展時期。
　　目前鋁合金型材的主要生產(chǎn)方式是使用擠壓機進行擠出。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、質量。鋁型材加工是一個十分復雜的成形過程，它涉及到材料劇烈的變形和材料與模具之間復雜的摩擦、熱傳導狀況，難以直接觀察擠出過程中材料流動規(guī)律，而模具設計以材料流動規(guī)律為基礎，模具形狀的優(yōu)化設計對于提高型材質量具有重要作用。型材橫向焊縫嚴重影響型材的力學性能，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)，其形成演變機理也是值得研究的主要內容。
　　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象，分析了型材的結構特

3、點，設計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，建立了擠壓過程的數(shù)值模擬模型;為準確描述材料的流動行為，對7005鋁合金材料進行了取樣和熱壓縮實驗，建立了該材料的本構方程;分析了擠壓過程中工作帶出口截面的速度場、變形場、溫度場等物理場量，針對模擬結果中出現(xiàn)的型材扭擰、變形等問題，研究了分流孔的數(shù)目、大小及分流型腔斜度對型材擠壓過程的影響規(guī)律，優(yōu)化結果有效控制了型材出口截面的金屬流動速度;研究了阻流塊對金屬流動速

4、度的影響規(guī)律，優(yōu)化調整了工作帶的長度，實現(xiàn)了擠出材料流速的末端微調，利用優(yōu)化的模具結構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、擠壓墊進給速度等工藝參數(shù)對橫向焊縫延伸長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度之間的關系，對死區(qū)邊界形狀進行了曲線擬合，并對擠壓模具