2196鋁鋰合金是目前世界上最先進的輕質(zhì)合金材料之一,屬于典型的第三代鋁鋰合金材料,與傳統(tǒng)鋁鋰合金相比,其密度更低,彈性模量、比強度和比剛度更高,耐腐蝕性能良好,廣泛應用于航空航天等領域�？湛虯380飛機的地板梁、國產(chǎn)大飛機C919機身長桁、支柱和座椅導軌以及天宮一號機艙等結(jié)構(gòu)件均采用了鋁鋰合金材料,使得整體重量減輕了 10%以上,提高了飛行器的性能,節(jié)約了運行成本。我國鋁鋰合金的研發(fā)起步較晚,雖然能夠獨立生產(chǎn)較先進的鋁鋰合金鑄錠,但在加工制造技術方面與世界先進水平仍有較大差距。航空航天領域所應用的鋁鋰合金結(jié)構(gòu)件大部分為擠壓型材,我國目前尚不能自主制造高性能的鋁鋰合金型材產(chǎn)品,仍高度依賴國外進口。鋁鋰合金型材擠壓工藝是多場多尺度耦合的大變形、高溫、高壓、復雜摩擦條件下的非線性成形過程,其工藝水平?jīng)Q定型材制品的最終質(zhì)量,擠壓模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的優(yōu)化設計以及型材的熱處理工藝是整個制造過程的關鍵技術,本文針對2196鋁鋰合金型材的熱擠壓變形規(guī)律、微觀組織和力學性能開展了系統(tǒng)研究。（1）針對三種典型鋁鋰合金型材,建立了穩(wěn)態(tài)擠壓過程的有限元模型,結(jié)合實驗設計方法和人工智能算法,研究了模具結(jié)構(gòu)（分... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１鋁型材擠壓示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｍａｐ?ｏｆ?Ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

２．３．１數(shù)值模擬模型建立??圖２－１為典型的飛機橫梁實心型材，截面形狀為工字形，最小壁厚為２．５０ｍｍ，??厚度較薄，截面積為６４４．５０ｍｍ２，模具型腔和工作帶在生產(chǎn)過程中受到變形金屬??強烈的熱摩擦和沖擊作用，模具結(jié)構(gòu)設計合理與否直接關系到型材質(zhì)量。??圖２－２為優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)設計方案，為了提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量及降低??成本，保證擠壓時金屬材料流動均勻和模具使用壽命，根據(jù)型材截面特點設計了??一種雙孔平模，采用導流模加模墊的組合方式，模具出口處設計了空刀和喇叭錐??結(jié)構(gòu)，為平衡金屬流出�？椎乃俣�，采用不等長工作帶，模具的三維模型和工作??帶長度分布如圖２－３所示。??

山東大學碩士學位論文??在ＵＧＮＸ中創(chuàng)建好合理的模具結(jié)構(gòu)物理模型，導入Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ前處理模塊，??先改正模型中的錯誤，去除過小的曲面和線條，然后劃分網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格的順序??為工作帶截面—整個工作帶—整個型材—導流室—坯料，網(wǎng)格尺寸也逐漸增大，??工作帶截面網(wǎng)格最大尺寸為〇．５ｍｍ，導流室最大大網(wǎng)格尺寸為３ｍｍ，還料部分??最大網(wǎng)格尺寸達到了?６ｍｍ，進行模具校核時，還需對模具進行網(wǎng)格劃分，圖２－４??為擠壓過程有限元模型。??義＿兩??圖２－４擠壓有限元模型??（ａ＞坯料＋導流室＋工作帶＋型材；（ｂ）導流模具＋模墊；（ｃ）材料流動區(qū)域＋模具??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｆｉｎｉｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌ：??（ａ）Ｂｉｌｌｅｔ＋Ｃｈａｍｂｅｒ＋Ｂｅａｒｉｎｇ＋Ｐｒｏｆｉｌｅ．?（ｂ）?Ｄｉｅ＋ｄｉｅ?ｐａｄ．?（ｃ）?Ｍａｔｅｒｉａｌ?ｆｌｏｗ?ａｒｅａ＋ｄｉｅ??擠壓工藝參數(shù)對型材質(zhì)量和模具壽命有顯著影響，表２－３所示為通過擠壓向??導設置的工藝參數(shù)，坯料金屬選用牌號為２１９６高強度鋁鋰合金，模具材料為Ｈ１３??鋼，棒料預熱溫度為４５０°Ｃ，模具預熱溫度為４３０°Ｃ，擠壓比為３１．２，采用的擠??壓速度為〇．５ｍｍ／ｓ。??表２－３仿真模擬工藝參數(shù)??Ｔａｂｌｅ?２－３?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??工藝參數(shù)名稱?設置值??模具結(jié)構(gòu)?雙孔實心平模??擠出方向?正向??棒料牌號?ＡＡ２１９６??模具牌號?Ｈ１３??摩擦系數(shù)?０．３??模具與棒料的熱傳遞系數(shù)?３０００Ｗ／ｍ２－°Ｃ??料筒直徑?１６０ｍｍ??擠壓比?３１．２??擠

【參考文獻】：
期刊論文
[1]重固溶-不同溫度T8再時效2195鋁鋰合金的力學性能與顯微組織演化[J]. 馬云龍,李勁風,劉觀日,劉丹陽,葉志豪,汪潔霞,鄭子樵.  中國有色金屬學報. 2017(02)
[2]世界鋁-鋰合金工業(yè)概要及中國與它們的差距[J]. 余東梅,王祝堂.  鋁加工. 2016(04)
[3]2099 Al-Li合金熱變形本構(gòu)模型（英文）[J]. 張飛,沈健,閆曉東,孫建林.  稀有金屬材料與工程. 2014(06)
[4]熱處理工藝對2A97鋁鋰合金拉伸性能和腐蝕性能的影響[J]. 林毅,鄭子樵,韓燁,張海鋒.  中國有色金屬學報. 2012(08)
[5]基于Hyper Study的擠壓模工作帶長度的優(yōu)化分析[J]. 倪正順,劉石柏,何暢.  熱加工工藝. 2012(13)
[6]遺傳算法研究進展[J]. 馬永杰,云文霞.  計算機應用研究. 2012(04)
[7]固溶處理及預拉伸變形對2197鋁鋰合金組織與性能的影響[J]. 孫剛,王少華,張顯峰,陸政,馮朝輝,馬志峰.  金屬熱處理. 2011(10)
[8]基于響應曲面法和粒子群算法的鋁型材擠壓模具優(yōu)化設計[J]. 寇福俊,楊曉川,李恒奎,高寶杰.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2011(04)
[9]Application of Taguchi Method for the Optimization of System Parameters of Centrifugal Evaporative Air Cooler[J]. K.Senthilkumar,PSS.Srinivasan.  Journal of Thermal Science. 2010(05)
[10]薄壁塑件注射工藝參數(shù)的Taguchi方法優(yōu)化[J]. 孫國棟,劉長華.  模具工業(yè). 2010(08)

博士論文
[1]2297鋁鋰合金熱變形行為與組織性能研究[D]. 楊勝利.北京有色金屬研究總院 2016
[2]空心鋁合金型材擠壓過程數(shù)值模擬及模具優(yōu)化方法研究[D]. 陳浩.山東大學 2012
[3]鋁型材壁板擠壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究[D]. 胡龍飛.合肥工業(yè)大學 2008
[4]鋁型材擠壓過程有限體積數(shù)值模擬及軟件開發(fā)技術的研究[D]. 吳向紅.山東大學 2006

碩士論文
[1]2A97鋁鋰合金熱處理工藝及組織性能研究[D]. 閆豪.湖南大學 2013
[2]鋁型材擠壓成型數(shù)值模擬與模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究[D]. 劉石柏.湖南工業(yè)大學 2012



本文編號：3432346