本文選題：鋁合金　切入點：等溫擠壓　出處：《北京科技大學》2015年博士論文

【摘要】：擠壓成形過程中,由于塑性變形熱、摩擦熱、金屬與工模具之間的傳熱以及金屬內部熱傳導等因素的共同作用,導致擠壓產(chǎn)品沿長度方向和橫斷面上均存在溫度分布不均勻現(xiàn)象,從而影響擠壓產(chǎn)品組織性能的均勻性。明確鋁合金型材擠壓過程的傳熱行為特征及熱流平衡關系,獲得擠壓產(chǎn)品在長度方向和橫斷面上溫度分布的控制方法,是實現(xiàn)高性能鋁合金產(chǎn)品擠壓生產(chǎn)的關鍵技術之一。 本文根據(jù)鋁合金型材擠壓過程的金屬傳熱行為特征,建立了擠壓過程的熱流平衡解析關系,明確了擠壓工藝參數(shù)對出模孔附近產(chǎn)品溫度的影響規(guī)律。結果表明,擠壓工藝參數(shù)對出�？赘浇a(chǎn)品溫度的影響程度不同,坯料溫度和擠壓速度對出�？滋帞D壓產(chǎn)品的溫升影響較大,而墊片溫度、坯料與擠壓筒溫差的影響相對較小。在擠壓過程金屬熱流平衡關系分析的基礎上,提出了一種工藝參數(shù)綜合控制等溫擠壓方法,并通過7050鋁合金棒材、2024鋁合金棒材及7050鋁合金型材的應用實例,證明該技術可實現(xiàn)難擠壓鋁合金(如7000系、2000系)坯料溫度均勻、擠壓速度恒定條件下的等溫擠壓,從而解決了現(xiàn)有等溫擠壓技術不適用于可擠壓性較差鋁合金的難題,有利于獲得沿長度方向組織性能均勻的高性能擠壓鋁合金產(chǎn)品。 采用焊合區(qū)網(wǎng)格重構技術,對鋁合金空心型材分流模擠壓全過程的溫度場進行了精確模擬。結果表明,擠壓分流和焊合階段的變形熱、摩擦熱以及坯料與工模具之間的傳熱等復雜的熱交換行為顯著影響模孔出口處型材溫升及型材斷面溫度分布不均勻性。變形金屬在分流和焊合過程中的傳熱行為導致焊合室內不同部位的金屬溫度分布不均勻,這種溫度不均勻分布規(guī)律延續(xù)到模孔出口處的型材斷面上,導致型材橫斷面的溫度分布不均勻。通過空心型材分流模擠壓過程溫度場的精確計算,獲得了不同工藝條件(如坯料溫度、擠壓工模具溫度)下的�？壮隹谔幮筒臏囟扰c擠壓速度之間的關系,可為實際擠壓生產(chǎn)時合理選擇擠壓速度提供參考。 采用擠壓金屬質點逆向追蹤方法,分析了鋁合金空心型材擠壓過程中型材橫斷面溫度分布不均勻的原因及主要影響因素。結果表明,擠壓金屬質點在分流孔內流動時的溫度變化對模孔出口處型材橫斷面溫度分布不均勻性的影響較大,而在焊合室內和�？變攘鲃訒r的溫度變化對其影響較小；擠壓過程中各項熱流作用對型材橫斷面溫度分布不均勻性的影響程度由大到小依次為摩擦熱、塑性變形熱以及金屬與工模具間的傳熱；上模橋墩形狀對型材橫斷面最大溫差的影響較大,分流孔配置對型材橫斷面最大溫差的影響較小；擠壓速度對型材橫斷面最大溫差的影響較大,坯料溫度和坯料與擠壓筒的溫差對型材橫斷面最大溫差的影響較小。根據(jù)上述分析確定的模具結構修改與工藝參數(shù)選擇思路,獲得了某大斷面空心型材橫斷面溫度分布不均勻性的改善方法,結果表明,采用生產(chǎn)現(xiàn)場的模具結構,在坯料溫度500℃、擠壓筒溫度470℃、擠壓速度3mm/s的擠壓條件下,型材橫斷面最大溫差達60℃,而采用改進的模具結構,在坯料溫度550℃、擠壓筒溫度520℃、擠壓速度1mm/s的擠壓條件下,型材橫斷面最大溫差降低至31℃,不均勻性得到明顯改善。 在擠壓產(chǎn)品出�？缀髠鳠嵝袨樘卣鞣治龅幕A上,采用運動物體傳熱邊界條件的動態(tài)加載方法,建立了擠壓棒材在出模孔后的冷卻過程中與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)模型。經(jīng)實驗驗證,所建立的傳熱系數(shù)模型在預測擠壓產(chǎn)品表面溫度隨冷卻時間的變化時具有較高的計算精度。利用該傳熱系數(shù)模型,可以在已知測溫位置與擠壓�？字g的距離、擠壓軸速度、擠壓比的前提下,通過擠壓產(chǎn)品的測量溫度預測出模孔處的產(chǎn)品溫度,從而解決了實際生產(chǎn)中由于擠壓設備和工模具結構特點所限導致出�？滋帞D壓產(chǎn)品溫度無法直接測量的問題。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG379

【參考文獻】

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本文編號：1677806