黄铜合金连续挤压控制模具出口流速均匀的模拟与实验研究
发布时间：2021-10-31 14:08
连续挤压技术是一种高效、经济、节能的塑性成形方法,本论文选择H62黄铜作为模拟和实验原材料,是因为在黄铜合金中,H62黄铜具有非常好的力学性能,在热态和冷态下塑性都非常良好,具有耐磨性能、导电性、导热性和耐腐蚀性。H62黄铜在连续挤压成形过程中,在模具出口处流动速度分布不均匀易造成产品内部组织不均匀,产品外部弯曲、裂纹等缺陷,从而导致产品的质量和性能下降。本文基于TLJ250连续挤压机通过Deform-3D软件对铜棒材连续挤压过程进行有限元法模拟分析,分析不同工艺参数控制模具出口流速变化对铜产品质量和性能的影响。通过对不同形状产品连续挤压成形实验,分析产品形状对H62黄铜组织和性能的影响。模拟和实验结果表明如下。产品直径（?）=6mm、9mm、15mm三种,采用面积扩展比定义。随着面积扩展比的增大,金属温度呈现降低的趋势,速度呈现上下对称层流分布状态,当ζ=3.52,模具定径带处速度变化幅度较小、模具出口速度较为均匀。挤压轮转速为n=5r.min-1、7r.min-1、9r.min-1,金属的流动速度、变形温度随着挤压轮转速的降低而降低;当挤压轮转速n=5r.min-1时,其纵向流动速...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．５模具对称面分层、取点示意图??Ｆｉｇ．３．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｇｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｎ?ｓｙｍｍｅｔｒｙ?ｐｌａｎｅ??
?大连交通大学工程硕士学位论文???如图３．?７可知，在同一速度区间（０－５０ｍｍ／ｓ）下，随着面积扩展比増大，模具定径??带处横向截面速度降低。当Ａｌ：?５６时，速度平均值为４２．７３?＿／ｓ，Ａ２：?＜＝１．２７??时，速度平均值为３４．?３３?＿／ｓ，Ａ３：?（＝３．?５２时，速度平均值为２０．?２６?＿／ｓ。??模具定径带处图３．?５ｂｄｆ面取点位置如图３．?８所示，从中心点〇到边缘点ａ等距离??截取２０个点：Ｐｌ、Ｐ２、Ｐ３……Ｐ２０，计算流速均方差和速度差。??：Ｐ７??？?Ｐ９?＼??：ｐ！？?＼??？Ｐ１９?＼??０：?１??／??／??图３．８模具定径带处取点示意图??Ｆｉｇ．３．８?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｎ?ｍｏｕｌｄ?ｄｉｅ?ｏｐｅｎｉｎｇ??图３．?９为不同面积扩展比对模具定径带处流速均方差ＳＤＶ值和速度差Ａ?Ｖ值的影响。??由图可以看出，随着面积扩展比增大，定径带处流速均方差ＳＤＶ值和速度差ＡＶ值随之??减小，当面积扩展比Ｇ?＝３．?５２，流速均方差ＳＤＶ值０．１４，速度差ＡＶ值０．４３，数值小于??面积扩展比（＝０．?５６和１．?２７对应流速均方差ＳＤＶ值和速度差Ａ?Ｖ值。说明，当面积扩展??比Ｇ?＝３．?５２时，即产品直径为１５麵时，其模具定径带处速度变化幅度相对较小，金属流??动相对稳定，模具出口速度较为均匀。??５－??４．４５?????，??｜｜匚二］流速均方差ＳＤＶ??１?Ｉ?ＩＩ??２．６４??Ｉ??？４３??ｍ??０．５６?１．２７?３．５２??面积扩展比＜??图３．９面积扩展比对模具定径带处
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【参考文献】：
期刊论文
[1]面积扩展比对铜棒材连续挤压扩展成形流动的影响[J]. 王跟浩,运新兵,裴久杨,李冰. 塑性工程学报. 2018(03)
[2]Cu-Mg合金连续挤压成形过程的数值模拟和试验对比分析[J]. 何宇,李学斌,袁远. 材料导报. 2017(S1)
[3]易切削黄铜棒材连续挤压成形模具磨损的数值模拟[J]. 张旗,李冰,姚向军,宋宝韫. 热加工工艺. 2016(05)
[4]铜镁合金CuMg0.3棒料连续挤压微观组织演变数值模拟分析[J]. 蔡飞飞,刘新宽,刘平,何代华,陈小红,金炜,张苗. 锻压技术. 2015(03)
[5]转速对铜材连续挤压产品组织性能的影响[J]. 陈莉,裴久杨,刘元文,宋宝韫. 锻压技术. 2014(04)
[6]腔体结构对连续挤压金属流动的影响[J]. 陈莉,裴久杨,刘元文,宋宝韫. 塑性工程学报. 2014(01)
[7]挤压轮转速对异型铜管连续挤压影响的数值模拟研究[J]. 于天娇,宋宝韫,裴久杨. 锻压技术. 2013(04)
[8]模腔通道长度对铜材连续挤压产品组织性能的影响[J]. 董少峥,陈莉,李冰,宋宝韫. 塑性工程学报. 2013(03)
[9]通道长度对铜连续挤压产品性能的影响[J]. 王延辉,裴久杨,陶莎. 大连交通大学学报. 2013(03)
[10]H62黄铜连续挤压成形的载荷特征[J]. 李冰,裴久杨,樊志新,宋宝韫. 大连交通大学学报. 2013(03)
硕士论文
[1]基于有限元模拟的衔铁零件挤压模型腔优化设计[D]. 伍权.华中科技大学 2007
[2]连续挤压扩展成形金属流动分析与模具设计[D]. 谢玲玲.大连交通大学 2005
[3]连续挤压模具及其工艺参数的优化[D]. 何升立.合肥工业大学 2005
本文编号：3468271
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．５模具对称面分层、取点示意图??Ｆｉｇ．３．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｇｉｏｎｓ?ａｎｄ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｎ?ｓｙｍｍｅｔｒｙ?ｐｌａｎｅ??
?大连交通大学工程硕士学位论文???如图３．?７可知，在同一速度区间（０－５０ｍｍ／ｓ）下，随着面积扩展比増大，模具定径??带处横向截面速度降低。当Ａｌ：?５６时，速度平均值为４２．７３?＿／ｓ，Ａ２：?＜＝１．２７??时，速度平均值为３４．?３３?＿／ｓ，Ａ３：?（＝３．?５２时，速度平均值为２０．?２６?＿／ｓ。??模具定径带处图３．?５ｂｄｆ面取点位置如图３．?８所示，从中心点〇到边缘点ａ等距离??截取２０个点：Ｐｌ、Ｐ２、Ｐ３……Ｐ２０，计算流速均方差和速度差。??：Ｐ７??？?Ｐ９?＼??：ｐ！？?＼??？Ｐ１９?＼??０：?１??／??／??图３．８模具定径带处取点示意图??Ｆｉｇ．３．８?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｉｎｔｓ?ｏｎ?ｍｏｕｌｄ?ｄｉｅ?ｏｐｅｎｉｎｇ??图３．?９为不同面积扩展比对模具定径带处流速均方差ＳＤＶ值和速度差Ａ?Ｖ值的影响。??由图可以看出，随着面积扩展比增大，定径带处流速均方差ＳＤＶ值和速度差ＡＶ值随之??减小，当面积扩展比Ｇ?＝３．?５２，流速均方差ＳＤＶ值０．１４，速度差ＡＶ值０．４３，数值小于??面积扩展比（＝０．?５６和１．?２７对应流速均方差ＳＤＶ值和速度差Ａ?Ｖ值。说明，当面积扩展??比Ｇ?＝３．?５２时，即产品直径为１５麵时，其模具定径带处速度变化幅度相对较小，金属流??动相对稳定，模具出口速度较为均匀。??５－??４．４５?????，??｜｜匚二］流速均方差ＳＤＶ??１?Ｉ?ＩＩ??２．６４??Ｉ??？４３??ｍ??０．５６?１．２７?３．５２??面积扩展比＜??图３．９面积扩展比对模具定径带处
５８０?１?５６７??＿ｒｎ?５５ｒ〇?——????１?Ｓ６２??５４０－?▼二一＾一＾??５３２????ｒ？?Ｘ??５２０－?．一一一一?＾?Ｚ??５１４?Ｚ??〇?５００?■??藏?４８０－??Ｓｉ?４６１?＿ｙ／／＾??４６０?－??４４０」?Ｚ?｜—■一挡料块??．?—？—腔体入口??４２０－?＾?一模具入口??？〇」?Ｚ?丨十繼??３８５?／＾??３８０－?＂??￣５?＇?＇?＇?７?＇?＇?＇?９￣??挤压轮转速／ｒｐｍ??图３．１１温度与转速的关系曲线??Ｆｉｇ．３．１１?Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｓｐｅｅｄ?ｃｕｒｖｅ??３．２．２速度场分析??（１）纵向流速均匀性分析??图３．?１２为不同挤压轮转速坯料纵向速度矢量图。如图可知，不同挤压轮转速下，??坯料纵向速度变化呈现相同趋势，挡料块处和定径带处流速最大，扩展腔内金属中心部??位速度最快，并流向四周边缘速度逐渐减小，是由于金属与腔体的接触，产生摩擦力作??为阻力，致使腔体表层金属流动速度较慢。随着挤压轮转速的增大，金属的纵向流动速??度逐渐增大，即红色箭头逐渐增多。??Ｖｅｌｏｃｉｔｙ－Ｔｏｔａｌ?ｖｅｌ（ｍｎＶｓｅｃ）?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?－?Ｔｏｔａｌ?ｖｅｌ?（ｍｍｆｅｅｃ）?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?－?Ｔｏｔａｌ?ｖｅｌ?（ｍｒｒＶｓ？ｃ）??？?〇?＿?４０?０?ｍ?４０?０??Ｉ?＾?面??氣：｜?；＾Ｌ?，｜丨』？１??。０００?Ｍｒ?０?０００?Ｍｍ?＾?｜?Ｄ?咖?Ｍｉｎ??４０５?Ｍａｘ?９３５?Ｍａｘ?１７６?Ｍａｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]面积扩展比对铜棒材连续挤压扩展成形流动的影响[J]. 王跟浩,运新兵,裴久杨,李冰. 塑性工程学报. 2018(03)
[2]Cu-Mg合金连续挤压成形过程的数值模拟和试验对比分析[J]. 何宇,李学斌,袁远. 材料导报. 2017(S1)
[3]易切削黄铜棒材连续挤压成形模具磨损的数值模拟[J]. 张旗,李冰,姚向军,宋宝韫. 热加工工艺. 2016(05)
[4]铜镁合金CuMg0.3棒料连续挤压微观组织演变数值模拟分析[J]. 蔡飞飞,刘新宽,刘平,何代华,陈小红,金炜,张苗. 锻压技术. 2015(03)
[5]转速对铜材连续挤压产品组织性能的影响[J]. 陈莉,裴久杨,刘元文,宋宝韫. 锻压技术. 2014(04)
[6]腔体结构对连续挤压金属流动的影响[J]. 陈莉,裴久杨,刘元文,宋宝韫. 塑性工程学报. 2014(01)
[7]挤压轮转速对异型铜管连续挤压影响的数值模拟研究[J]. 于天娇,宋宝韫,裴久杨. 锻压技术. 2013(04)
[8]模腔通道长度对铜材连续挤压产品组织性能的影响[J]. 董少峥,陈莉,李冰,宋宝韫. 塑性工程学报. 2013(03)
[9]通道长度对铜连续挤压产品性能的影响[J]. 王延辉,裴久杨,陶莎. 大连交通大学学报. 2013(03)
[10]H62黄铜连续挤压成形的载荷特征[J]. 李冰,裴久杨,樊志新,宋宝韫. 大连交通大学学报. 2013(03)
硕士论文
[1]基于有限元模拟的衔铁零件挤压模型腔优化设计[D]. 伍权.华中科技大学 2007
[2]连续挤压扩展成形金属流动分析与模具设计[D]. 谢玲玲.大连交通大学 2005
[3]连续挤压模具及其工艺参数的优化[D]. 何升立.合肥工业大学 2005
本文编号：3468271
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