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雙錐薄壁鋁合金件熱擠壓模擬探討
論文類別:專家論文
作 者:佚名
所在地區:雙錐薄壁鋁合金件熱擠壓模擬探討
下載次數:87
摘 要:
    摘要:用機械切削法制造鋁合金雙錐薄壁零件,材料浪費嚴重、生產效率低。本文采用熱擠壓對其成形。借助Deform-3D軟件對擠壓過程進行了數值模擬,分析了不同形狀與尺寸的坯料對擠壓載荷、等效應變分布的影響。利用模擬結果設計的模具與坯料進行了實際成形試驗。結果表明,管狀坯料為最佳的擠壓坯料,熱擠壓可獲得完好的鋁合金雙錐薄壁件。
    關鍵詞:鋁合金;擠壓成形;數值模擬;等效應變
    鋁和鋁合金材料具有一系列的優良特性,如良好的成形性能、力學性能、物理性能以及工藝性能[1]。對于雙錐薄壁零件,由于其服役須具有一定的強度要求,所以使用7A04鋁合金。7A04屬Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金,是一種可熱處理強化的超強鋁合金,有良好的鍛造性能[2-3]。另外,利用機械加工方法生產零件時,會造成材料的浪費,并且影響生產效率,難以滿足大批量生產的需要[4],所以選擇熱擠壓成形,不僅節省了材料,而且降低了生產成本[5]。擠壓成形是最重要的壓力加工方法之一[6]。本文使用Deform-3D軟件模擬各種雙錐形薄壁鋁合金零件的毛坯形狀的成形過程,并預測成形結果。通過分析其擠壓載荷隨變形位移的變化曲線以及坯料的等效應變分布來確定最佳的坯料。
    1模型的建立和模擬條件的設置
    1.1模型的建立
    雙錐薄壁鋁合金零件及其尺寸如圖1所示。該零件的成形難點在于:底部圓臺和頂部圓環與中間的錐壁過渡性較差,尺寸有一定差異,所以在它們的接觸處容易出現金屬填充不完全,金屬流動不均勻等情況,造成缺陷。另外,兩個傾斜的錐壁厚度僅有3.5mm,在擠壓成形后期需要較大載荷。文獻[7]研究表明,設計合理的坯料形狀不僅可以改善零件的成形,使組織更加均勻,而且可以提高零件的力學性能。對于雙錐薄壁零件,根據其形狀特征,通過Pro/E軟件計算后,初步確定三種坯料:內徑31mm、外徑55mm、高56.7mm的管狀坯料;直徑55mm、高38.7mm的圓柱坯料;內徑15.24mm、外徑81mm、厚18.5mm的圓環坯料。然后將用Pro/E繪制的模具與坯料的三維圖形以STL格式導入Deform-3D中。為了提高效率,選取模型的1/6作為研究對象即可,但須設定好對稱面。各個方案最終的模型圖如圖2所示。

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