鋁合金管、棒材擠壓過(guò)程中橫向焊縫形成過(guò)程的數(shù)值模擬及管材模具的優(yōu)化.pdf

1、鋁合金擠壓型材因比強(qiáng)度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱性強(qiáng)、外形美觀且可表面處理、易于回收再生等優(yōu)點(diǎn)使其在民用建筑及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和擠壓技術(shù)的進(jìn)步，鋁合金型材的需求量和產(chǎn)量正在不斷擴(kuò)大。計(jì)算機(jī)及有限元技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于數(shù)值模擬的擠壓模具設(shè)計(jì)以及虛擬試模慢慢成為行業(yè)中的主流。本文利用數(shù)值模擬技術(shù)研究了鋁合金棒材“錠接錠”擠壓時(shí)橫向焊縫的形成過(guò)程以及模具模角對(duì)橫向焊縫長(zhǎng)度的影響。并借此經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步研究了分流模結(jié)構(gòu)對(duì)OPC管中橫

2、向焊縫長(zhǎng)度的影響，通過(guò)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)達(dá)到了縮短O(píng)PC管中橫向焊縫的目的。主要研究結(jié)果如下：
　　本文對(duì)鋁合金棒材“錠接錠”擠壓過(guò)程中橫向焊縫的形成過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了棒材“錠接錠”擠壓過(guò)程中模具的模角α對(duì)棒材中橫向焊縫長(zhǎng)度的影響，研究結(jié)果表明：模角α為30°時(shí)模具入料口處金屬流速較快，使得前一塊坯料的殘余料可迅速流出模具，因此成品棒材中包含橫向焊縫的部分較短。
　　借鑒研究棒材中橫向焊縫的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步分析了分流模焊合室入口

3、角度α2對(duì)OPC管中橫向焊縫長(zhǎng)度的影響，結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，當(dāng)分流模的焊合室入口角度α2增大時(shí)，焊合室內(nèi)金屬流速也隨之變快，當(dāng)α2處于45°到60°間時(shí)焊合室內(nèi)金屬流速達(dá)到最快。若是使用焊合室入口角度為45°～60°的分流模擠壓OPC管，其中包含橫向焊縫的部分將會(huì)比較短。
　　通過(guò)模擬研究了蝶形焊合室的分流模對(duì)擠壓過(guò)程的影響，結(jié)果表明：使用蝶形的焊合室可減小甚至消除焊合室內(nèi)位于模橋下方的擠壓死區(qū)，有利于縮短成品管材中的橫向焊縫

4、；使用蝶形焊合室還可以減小擠壓載荷并且不會(huì)降低金屬在焊合室內(nèi)的焊合質(zhì)量。
　　對(duì)優(yōu)化后的小型腔模具進(jìn)行擠壓模擬，模擬結(jié)果顯示：采用小型腔模具進(jìn)行“錠接錠”連續(xù)擠壓的時(shí)候第一塊坯料所殘留在模具中的金屬量減少，因此擠出的管材中包含橫向焊縫的部分長(zhǎng)度就會(huì)縮短。使用小型腔模具擠壓時(shí)，擠壓載荷只有900 MPa左右，焊合室內(nèi)靜水壓力大約在66 MPa～183 MPa之間，可滿(mǎn)足焊合要求。但小型腔模具分流橋及靠近模具邊緣的分流孔位置將承受較大