7075铝合金挤压平模优化设计与型材组织性能研究
发布时间：2021-01-23 03:24
7075铝合金具有高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性以及易于机械加工等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、高速列车等工业领域。挤压成形是铝合金构件的主要加工工艺,能够生产具有一定截面形状的铝合金型材,而且生产效率高、产品质量优异。平模挤压主要用于实心铝合金型材的生产,合理的模具设计和工艺参数,有利于提高生产效率和获得高性能型材产品。目前针对高强7075铝合金平模挤压的研究报道相对较少,在模具结构设计、工艺参数选择和组织性能控制等方面还存在一系列的技术难点,未形成系统的科学理论,难以指导高强铝合金型材的实际生产。本文以7075铝合金平模挤压为研究对象,结合数值模拟和实验研究等手段,研究了导流板结构的多目标优化设计方法,明确了平模挤压过程中微观组织特征及其演变规律,揭示了挤压温度和挤压速度等工艺参数对型材组织性能的影响规律,提出了不对称导流板结构并引入到7075铝合金挤压中,获得了良好的应用效果。本课题的开展,有助于丰富高强铝合金挤压成形理论和实现高强铝合金型材的形性协调控制,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文主要研究内容和结论如下:（1）以导流板的关键结构参数为设计变量,以材料流速均匀性、...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１平模热挤压装置示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｈｏｔ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．??
平模是常用的实心铝合金型材热挤压模具，根据产品零件的形状和要求，??选择合适的模具结构可以获得符合要求的热挤压型材。一般实际生产中，采叫平??模止挤压，其原理如图１－１所示。??￣￣一―??挤作：杆?Ｍ＋丨???ｉ?１????＿??挤压简—??图１－１平模热挤压装置示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｈｏｔ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．??报据热挤压过程中金属的流动特点，通常可以把平模热挤压过程划分为三个??阶段：填充阶段、预成形阶段、成形阶段，如图１－２所示。在填充阶段，在压力??机的作用下，挤压杆推动着挤压垫运动，当挤压力大于挤压筒内材料的屈服强度??时，使其发生塑性变形。该阶段也可以看作坯料的墩粗过程，流动的金属逐渐充??满整个挤压筒。在预成形阶段，挤压筒内的金属被进－步推动，从上模入口进入??导流板模腔中，在挤压力作用下充满整个模腔，这个阶段可以看成是一个预成形??过程。实践证明，导流板结构的使用一方面可以增加坯料和型材的外形轮廓相似??性
?压装置由挤压杆、挤压垫、挤压筒、带有导流板结构和工作带的上模以及下模组??成。图２－ｌ（ｂ）给出了初始的导流板型腔尺寸，导流板的两端圆弧半径中间宽??度Ｆ和两端圆弧中心距Ｚ三个关键结构参数被选定为设计变量。通过改变上述??三个结构变量的值，在很大程度上可以决定整个导流板的模腔形状。初始模具结??构／？、ｆＦ和Ｚ的取值分别为１０?ｍｍ，?１５?ｍｍ和６０?ｍｍ。上模和下模的外径均为??１８０?ｍｍ，其中上模高度７０?ｍｍ，下模高度５０?ｍｍ。工作带轮廓为６〇ｘ５?ｍｍ的矩??形，用来成形所需的７０７５铝合金型材，工作带高度为４ｍｍ。初始坯料的外径为??１２０?ｍｍ，高度为１５０?ｍｍ，经计算挤压比约为３７．６８。??＾ａ＾Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ?Ｒａｍ?Ｆｅｅｄｅｒ?Ｌｏｗｅｒ?ｄｉｅ?ＴＤ??１?；?｜?１?ｔｌ?ｆ??Ｓｔｅｍ?１??ａ?ｒｎ?—？?ＥＤ??Ｈ－??ｎ???????ｒ１＾?１?１???—Ｊ???Ｅｘｔｒｕｄｅｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ??图２－１?（ａ）平模挤压模具装配示意图；（ｂ）挤压上模尺寸与三维模型图（单位：ｍｍ）??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｄｉｅ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，?（ｂ）?ｔｈｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｕｐｐｅｒ?ｄｉｅ??ｗｉｔｈ?ｆｅｅｄｅｒ?ｃｈａｍｂｅｒ?ａｎｄ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｐｅｒ?ｄｉｅ?（Ｕｎｉｔ：?ｍｍ）．??２．２．２平模挤压过程数值建模??为了研宄７０７５铝合金平模挤压过程中材料的流动行为和模具的受力状况
【参考文献】：
期刊论文
[1]试述铝合金模板在高层建筑施工中的应用[J]. 耿欣. 智能城市. 2017(12)
[2]Difference in the Hot Compressive Behavior and Processing Maps between the As-cast and Homogenized Al-Zn-Mg-Cu（7075） Alloys[J]. S.Y.Park,W.J.Kim. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[3]触变铸造AA7075合金的拉伸断裂行为（英文）[J]. Volkan KILICLI,Neset AKAR,Mehmet ERDOGAN,Kadir KOCATEPE. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[4]考虑动态回复过程的6005A铝合金动态力学模型[J]. 彭一波,王罡,潘尚峰,融亦鸣. 机械工程学报. 2014(10)
[5]6005A铝合金压缩变形组织分析及动态再结晶模型[J]. 石磊,杨合,郭良刚,党利,张君. 塑性工程学报. 2014(02)
[6]高锌超高强铝合金的均匀化退火工艺[J]. 张孝雷,夏涛,陈子勇,马腾飞,徐万峰,宫子琪,聂祚仁. 材料热处理学报. 2014(03)
[7]绿色建筑铝合金结构型材的研发及应用[J]. 刘静安,潘伟津,李伟萍,冯扬明. 轻合金加工技术. 2013(11)
[8]铝合金在商业运输中的应用[J]. 彭海涛. 中国金属通报. 2010(29)
[9]Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金的研究现状与展望[J]. 方华婵,陈康华,巢宏,陈祥,叶登峰. 粉末冶金材料科学与工程. 2009(06)
[10]Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织[J]. 刘晓艳,潘清林,何运斌,李文斌,梁文杰,尹志民. 中国有色金属学报. 2009(02)
博士论文
[1]铸轧7075铝合金的变形行为及其组织演变的研究[D]. 王雷.山东大学 2016
[2]有限温度下材料的广义层错能、孪生及位错[D]. 刘利利.重庆大学 2015
硕士论文
[1]热处理工艺对7075铝合金组织和力学性能的影响[D]. 赵青.郑州大学 2012
[2]7150铝合金多道次热轧的实验与数值模拟[D]. 何柳.湖南大学 2012
[3]关于多目标决策问题的理想点法研究[D]. 艾正海.西南交通大学 2007
本文编号：2994453
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１平模热挤压装置示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｈｏｔ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．??
平模是常用的实心铝合金型材热挤压模具，根据产品零件的形状和要求，??选择合适的模具结构可以获得符合要求的热挤压型材。一般实际生产中，采叫平??模止挤压，其原理如图１－１所示。??￣￣一―??挤作：杆?Ｍ＋丨???ｉ?１????＿??挤压简—??图１－１平模热挤压装置示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｈｏｔ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．??报据热挤压过程中金属的流动特点，通常可以把平模热挤压过程划分为三个??阶段：填充阶段、预成形阶段、成形阶段，如图１－２所示。在填充阶段，在压力??机的作用下，挤压杆推动着挤压垫运动，当挤压力大于挤压筒内材料的屈服强度??时，使其发生塑性变形。该阶段也可以看作坯料的墩粗过程，流动的金属逐渐充??满整个挤压筒。在预成形阶段，挤压筒内的金属被进－步推动，从上模入口进入??导流板模腔中，在挤压力作用下充满整个模腔，这个阶段可以看成是一个预成形??过程。实践证明，导流板结构的使用一方面可以增加坯料和型材的外形轮廓相似??性
?压装置由挤压杆、挤压垫、挤压筒、带有导流板结构和工作带的上模以及下模组??成。图２－ｌ（ｂ）给出了初始的导流板型腔尺寸，导流板的两端圆弧半径中间宽??度Ｆ和两端圆弧中心距Ｚ三个关键结构参数被选定为设计变量。通过改变上述??三个结构变量的值，在很大程度上可以决定整个导流板的模腔形状。初始模具结??构／？、ｆＦ和Ｚ的取值分别为１０?ｍｍ，?１５?ｍｍ和６０?ｍｍ。上模和下模的外径均为??１８０?ｍｍ，其中上模高度７０?ｍｍ，下模高度５０?ｍｍ。工作带轮廓为６〇ｘ５?ｍｍ的矩??形，用来成形所需的７０７５铝合金型材，工作带高度为４ｍｍ。初始坯料的外径为??１２０?ｍｍ，高度为１５０?ｍｍ，经计算挤压比约为３７．６８。??＾ａ＾Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ?Ｒａｍ?Ｆｅｅｄｅｒ?Ｌｏｗｅｒ?ｄｉｅ?ＴＤ??１?；?｜?１?ｔｌ?ｆ??Ｓｔｅｍ?１??ａ?ｒｎ?—？?ＥＤ??Ｈ－??ｎ???????ｒ１＾?１?１???—Ｊ???Ｅｘｔｒｕｄｅｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ??图２－１?（ａ）平模挤压模具装配示意图；（ｂ）挤压上模尺寸与三维模型图（单位：ｍｍ）??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｌａｔ?ｄｉｅ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，?（ｂ）?ｔｈｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｕｐｐｅｒ?ｄｉｅ??ｗｉｔｈ?ｆｅｅｄｅｒ?ｃｈａｍｂｅｒ?ａｎｄ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｐｅｒ?ｄｉｅ?（Ｕｎｉｔ：?ｍｍ）．??２．２．２平模挤压过程数值建模??为了研宄７０７５铝合金平模挤压过程中材料的流动行为和模具的受力状况
【参考文献】：
期刊论文
[1]试述铝合金模板在高层建筑施工中的应用[J]. 耿欣. 智能城市. 2017(12)
[2]Difference in the Hot Compressive Behavior and Processing Maps between the As-cast and Homogenized Al-Zn-Mg-Cu（7075） Alloys[J]. S.Y.Park,W.J.Kim. Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)
[3]触变铸造AA7075合金的拉伸断裂行为（英文）[J]. Volkan KILICLI,Neset AKAR,Mehmet ERDOGAN,Kadir KOCATEPE. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[4]考虑动态回复过程的6005A铝合金动态力学模型[J]. 彭一波,王罡,潘尚峰,融亦鸣. 机械工程学报. 2014(10)
[5]6005A铝合金压缩变形组织分析及动态再结晶模型[J]. 石磊,杨合,郭良刚,党利,张君. 塑性工程学报. 2014(02)
[6]高锌超高强铝合金的均匀化退火工艺[J]. 张孝雷,夏涛,陈子勇,马腾飞,徐万峰,宫子琪,聂祚仁. 材料热处理学报. 2014(03)
[7]绿色建筑铝合金结构型材的研发及应用[J]. 刘静安,潘伟津,李伟萍,冯扬明. 轻合金加工技术. 2013(11)
[8]铝合金在商业运输中的应用[J]. 彭海涛. 中国金属通报. 2010(29)
[9]Al-Zn-Mg-Cu系超强铝合金的研究现状与展望[J]. 方华婵,陈康华,巢宏,陈祥,叶登峰. 粉末冶金材料科学与工程. 2009(06)
[10]Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织[J]. 刘晓艳,潘清林,何运斌,李文斌,梁文杰,尹志民. 中国有色金属学报. 2009(02)
博士论文
[1]铸轧7075铝合金的变形行为及其组织演变的研究[D]. 王雷.山东大学 2016
[2]有限温度下材料的广义层错能、孪生及位错[D]. 刘利利.重庆大学 2015
硕士论文
[1]热处理工艺对7075铝合金组织和力学性能的影响[D]. 赵青.郑州大学 2012
[2]7150铝合金多道次热轧的实验与数值模拟[D]. 何柳.湖南大学 2012
[3]关于多目标决策问题的理想点法研究[D]. 艾正海.西南交通大学 2007
本文编号：2994453
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