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                        Language : 中文 | English

                        工藝參數對鋁型材擠壓變形的影響

                        2018年11月26日 13:58:00   點擊次數:4298 次   作者:本站

                        在鋁型材擠壓變形規律的長期研究過程中,許多研究結論都表明鋁型材擠壓變形規律受到了諸多因素的影響,所以,我們有必要進一步分析鋁型材擠壓變形規律中工藝參數的影響特點。 

                         

                        一、鋁型材零件設計工藝分析 

                         

                          鋁型材零件因其自身輕巧耐用、抗腐蝕性良好且加工性能優越等特點,在工程領域內得到比較廣泛的應用,那么在鋁型材零件設計過程中,應當結合工程實際要求以及產品特點來對零件的使用材料進行合理選取,通常情況下,6063鋁合金是比較常用的鋁合金型材材料,其與其他牌號的鋁合金相比,更具機械加工性能,在淬火過程中的敏感性較低,其表面楊化著色性能較好。

                         

                        在對鋁型材的加工尺寸精度進行設計的過程中,應當結合《鋁及鋁合金擠壓成型尺寸偏差》中關于鋁型材高精度等相關要求,來對鋁型材進行科學化設計。在鋁型材斷面圖的設計過程中,明確型材代號、圖形、材料以及橫斷面面積等內容,并在技術要求中標注好型材尺寸公差的依據標準,其確保鋁型材設計的合理性,從而為鋁型材零件設計及加工工序的順利進行奠定堅實的基礎。 


                          設計人員應當注意的是,在對鋁合金型材進行標記的過程中,應當對材料牌號,熱處理狀態、型材代號以及型材執行標準代號等進行完整的標記,在圖紙文檔內,直接選用相關設計手冊內所列舉的鋁型材進行應用時,可以免去另行繪制鋁型材的截面圖紙的程序,直接對加工零件圖進行繪制即可。若需要設計人員另行設計新型型材截面,則需要設計人員對型材截面和最終零件的詳細圖紙進行分別繪制,并確保鋁型材零件圖分別出現。

                         

                        相關設計人員仍要注意的是,新設計的型材截面圖紙在歸檔的過程中,應當在圖紙的技術要求內對型材的開模廠家進行標注,從而為鋁型材零件的后續加工提供可靠的基礎。夾具的設計解決了以下三個問題。 


                          定位合理。利用鉆模制出的工件上的孔作工藝孔,型材銑夾具選擇型材的內側面作為工藝基準,用插銷與夾具相應孔銷接,調正位置后,以夾具長向端面定位,配以虎鉗夾緊,這樣加工定位就解決了工件在端部斜邊加工后基準喪失而造成無法定位的難題。 


                          裝夾可靠方便。夾具尺寸按虎鉗高度和型材尺寸綜合確定,直接用虎鉗裝夾,無需增加墊鐵、墊塊。 


                          隨用性強。一副銑夾具利用其相應的定位銷孔,可順利加工全部型材機箱零件的四個45°斜邊。 

                         

                        二、工藝參數對鋁型材擠壓變形規律的影響  

                         

                        研究金屬在擠壓時的塑性變形規律是非常重要的,因為它與擠壓制品的組織、性能、表面質量、外形尺寸和形狀精確度以及模具設計原則、模具的壽命等都有著十分密切的關系。坐標網格法、低倍組織法、視塑性法、光塑性法、云紋法以及硬度法等是研究擠壓變形規律的主要方法。

                         

                        由于物理模擬很難單獨考慮某個工藝參數對金屬成形過程的影響,并且具有周期長、費用高等缺點,因此,通常需要借助于理論分析的手段來研究金屬塑性變形規律。隨著計算機技術和有限元方法的迅速發展,利用塑性有限元法建立金屬塑性成形過程的數學模型已引起人們的廣泛重視。

                         

                        數值模擬技術可以方便地確定金屬塑性成形過程各個階段所需的變形功和載荷,獲得工件的內部應力、應變、溫度分布和金屬流動規律,獲得模具的應力、應變、溫度分布和合理結構,預測工件的成形形狀、殘余應力、缺陷、晶粒的粒度和取向分布,是當前研究金屬塑性變形規律的主要方法。在不同摩擦因子和擠壓速度條件下進行數值模擬,得到的下模載荷曲線的形狀基本相同。 


                          峰值產生于壓下量為6mm,即擠壓材料前端已流出工作帶的時刻。這時材料變形程度達到最大;此后,材料不斷從工作帶流出,變形區不再變化,但坯料的體積和摩擦面積逐漸減小,變形抗力和摩擦力都隨之減小,所以模具受力會逐漸降低,后受多種因素如溫度等的影響,使載荷趨于穩定;擠壓末期,坯料末端參與變形時,變形抗力增加,擠壓力再次升高。隨著摩擦因子的增加,下模載荷基本呈線性增加,擠壓速度為10mm/s時,在純粘著狀態(m=1)比純滑動狀態(m=0),下模負荷增加幅度約為16%。說明,改變模具表面粗糙度或潤滑狀態,可以明顯改變模具載荷,可以通過提高模具表面質量來顯著降低擠壓力,降低模具開裂和磨損等缺陷產生的機率,延長模具壽命。

                         

                        另外,還可看出,擠壓速度對擠壓力變化影響不大。因為擠壓速度越大,溫升越高,降低擠壓材料的流動應力,抵消了由于變形速度增加帶來的對變形抗力的影響。 


                          質點速度隨著摩擦因子的增加而降低,m=1時比m=0時的速度降低11.6%,這是因為在擠壓筒內很高的壓力下,擠壓筒、模具與坯料粘著在一起,接觸表面的摩擦力阻礙材料的流動,說明通過改變模具表面粗糙度、潤滑狀況,或者局部改變工作帶長度都可以明顯影響型材出口流動速度。因此,在復雜形狀鋁型材擠壓模具設計中,可以通過上述方法調整不同部位材料流速,達到型材截面上質點流速的均勻性,保證型材端面齊整和減少內應力。 


                          采用有限元模擬技術,對不同擠壓工藝參數下鋁型材擠壓過程進行了數值模擬研究,得到了擠壓比、摩擦因子等工藝參數對擠壓壓力、流速均方差和型材試件內應力應變分布影響的變形規律。 


                        (1)流速均方差作為評價塑形變形時金屬流動速度不均衡性指標,對于保證鋁型材擠壓順利完成具有重要的意義。 


                        (2)擠壓比愈大,擠壓力愈大,壓應力個數愈多,壓應力數值愈大,愈不容易產生拉應力,對擠壓成形愈有利??紤]到流速均方差也隨之增大,當擠壓比超過一定程度時,若擠壓模結構尺寸設計不夠合理時,流速均方差的增大容易造成因流速差異過大而導致擠壓件產生彎曲、擰扭、裂紋等缺陷,甚至堵?,F象。故擠壓比不宜太小太大,實際生產中應合理選擇擠壓比的大小。 


                        (3)摩擦因子愈小,流速均方差愈大,故實際鋁型材擠壓生產中應不進行潤滑為宜。 

                         

                        三、結束語 

                         

                          綜上所述,鋁型材具有強度高、重量輕、耐腐蝕、外表美觀等優點,其應用日益廣泛。對鋁型材擠壓工藝和模具的設計也由依賴經驗設計與試模修正轉向依據理論指導,以提高設計成功率,更好地適應市場需求,增強企業競爭力。鋁型材擠壓工藝和模具結構參數是設計工作的重要內容,對于同樣的模具結構參數,擠壓工藝參數的選擇也是擠壓工藝成功與否的關鍵因素,其中,擠壓速度和摩擦條件直接影響擠壓力、型材精度、表面質量、模具壽命和生產效率,是擠壓工藝中的重要工藝參數。只有深入分析了鋁型材擠壓變形規律的具體因素,明確工藝參數對鋁型材擠壓變形規律的影響,我們才能夠在今后的研究中更好的掌握其研究的思路和具體方法。 

                         

                        內容轉載自論文網、鋁加工,版權歸原作者所有。

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