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铝型材挤压模具的使用寿命是挤压过程是否经济可行的关键之一,延长挤压模具寿命,对于提高生产效率、降低成本和能耗具有重要意义。在造成铝型材挤压模具早期失效的诸多因素中,磨损失效居于首位,造成了铝型材加工成本极大的增加。
随着有限元分析技术的迅猛发展,基于数值模拟的计算机辅助工程技术已广泛应用于整个挤压模具设计与制造过程中,实现了挤压成形过程的计算机仿真。本文以圆管铝型材挤压模具为研究对象,运用DEFORM-3D分析软件对铝型材挤压成形过程进行了数值模拟,在模拟分析模具结构、挤压工艺参数对挤压模具磨损失效影响的基础上,探讨了挤压模具磨损失效的原因,主要研究成果如下:
1.挤压力对模具的磨损有重要的影响,挤压力的增大会通过坯料传递,加大模具接触压力,恶化模具的磨损状况。
2.模具工作带越短,金属流速越快。因此,模具工作带过短,会使滑移速度加大,导致模具磨损量增加。
3.焊合室深度过大,使得模具与坯料间的摩擦力增大,因此会导致磨损加剧,并影响模芯的稳定性。
4.坯料预热温度过低,使坯料塑性变形能力下降,促使挤压力升高,模具表面接触应力增大,导致模具磨损严重。
5.挤压速度越高,接触压力和接触温度也越高,会造成模具磨损增加,特别是模芯工作带入口处的磨损更为严重。
6.铝型材挤压模具的最大等效应力出现在凸凹模应力集中最严重的分流桥下端、焊合室底部以及模芯工作带入口处,这些地方也是模具磨损最严重、最易导致模具发生磨损早期失效的最关键部位,这一结论与实际生产中磨损情况相吻合。