【铝管厂家】铝模板型材挤压时数值仿真模仿的模具设计方案实战

1 前言

铝型材在日常生产制造及日常生活行业中运用愈来愈普遍，用挤压成型的方式生产制造铝合金型材，既节省金属材料又具备很高的生产率。宽展挤压成型是一种合适于挤压成型总宽超过挤压成型筒直徑铝型材的新式挤压成型方式，一部分替代了构造繁琐、成本增加的扁挤压成型筒，其应用前景非常广阔。

现阶段，宽展冲压模具的设计方案一般凭着设计方案工作人员的工作经验和不断试件来开展，假如设计方案不科学，铝合金型材横截面各一部分金属材料排出模孔速率不一致，就造成铝型材的弯折、波浪纹和扭拧等缺点。这般既导致人力资源资金的很多消耗，又增加了生产周期，造成生产率不高。伴随着电子信息技术的发展趋势，CAD/CAE技术性在冲压模具生产制造领域获得了广泛运用。文中对于铝合金型材挤压成型加工工艺及冲压模具，以工业生产材模版的宽展挤压成型为例子，选用有限元分析模拟仿真软件Deform-三维对挤压成型全过程开展有限元分析，提升模具设计，找到缺点存有的缘故，为具体冲压模具出示主要参数根据。

2 仿真模拟试验方案

2.1 铝合金型材剖析

图1 工业生产材模版横截面规格

工业生产材模版的横截面规格如图所示1所显示，较大 规格为400mm，拟选用直徑292毫米的铸棒在40MN的连续挤压机上生产制造。该铝型材选用带引流孔的平面图模，挤压成型全过程中金属材料根据引流孔造成预形变，第一次分派后产生与铝型材类似的胚料；金属材料穿过平面图模二次形变后得到需要的样子和规格。文中根据更改平面图模工作中带的薄厚来调节金属材料的流动性匀称性，以求得到达标的挤压成型产品。此铝型材具备对称，模貝工作中带各位置设计方案薄厚如图2 所显示。

图2 铝模板铝型材冲压模具工作中带各位置的薄厚

2.2 仿真模拟基本参数

文中采用的原材料为6061铝合金型材。模具钢材采用H-13热模具钢材。有限元分析选用刚粘塑性变形有限元原理，忽视弹性变形，因此 把胚料设成刚塑性体，模貝和其他产品工件都设定为刚度体。有限元分析中的原始主要参数见表1。

表1铝合金型材宽展挤压成型时标值模拟仿真的原始主要参数

2.3 原材料本构模型

文中中选用6061铝合金型材做为变形体原材料，拟在480℃溫度下对6061铝合金开展挤压成型仿真模拟，而Deform-3D软件材料库中仅有6061铝合金在260℃-480℃时的应力应变曲线数据信息。高溫时叙述金属材料形变，一般选用刚粘塑性变形本构模型，本实验选用参考文献中测得的原材料本构关系实体模型。依据原材料的本构方程，能够获得6061铝合金型材在260-540℃时的流动性应力应变曲线曲线图，如图所示3所显示。

图3 6061铝合金型材的流动性应力应变曲线曲线图

3铝合金型材宽展挤压成型时仿真模拟結果及剖析

3.1 挤压水流量剖析及模具设计提升

根据以上设置的仿真模拟主要参数，仿真模拟完毕后挤压的铝型材样子如图4a所显示，从图上能够看得出由模版的顶端到管理中心位置金属材料的水流量是线形提升的，模貝出入口金属材料的流动性速率越挨近管理中心位置越快，这一发展趋势在挤压成型的原始环节尤其显著，发生了铝型材头顶部参差不齐的状况。挤压的模版顶端的流动性速率是127.7mm/s，管理中心位置的流动性速率是115.7mm/s，较大 水流量与最少水流量相距12mm/s。

铝型材出入口水流量不匀称非常容易造成扭拧、波浪纹、形变等缺点。调节工作中带薄厚是操纵金属材料水流量最有效的方式，工作中带对金属材料的流动性起阻拦功效，降低工作中带薄厚可降低摩阻，驱使金属材料向摩擦阻力小的位置流动性，进而使铝型材全部横断面上金属材料总流量趋向匀称[1]。因而，对初始模貝工作中带一部分开展提升，管理中心位置的工作中带薄厚为14mm，拐角处的薄厚为8mm，侧面位置的工作中带薄厚维持不会改变。

依据改动后的模貝再次创建仿真模拟实体模型，选用同样的仿真模拟主要参数，仿真模拟完毕后挤压的模版如图所示4b所显示，由此可见挤压的铝型材内孔齐平。模貝工作中带提升后，铝型材顶端的流动性速率是118.8mm/s，管理中心位置的流动性速率是117.3毫米/s，较大 水流量与最少水流量相距约1.6毫米/s。由此可见根据调节工作中带的长短解决了铝型材内孔参差不齐和流动性不均匀的难题，防止了弯折、扭拧缺点的造成，做到了模貝可靠性设计的目地。

图4 铝合金型材排出模孔时的样子

a)工作中带薄厚提升前 b)工作中带薄厚提升后

3.2 等效用变场和温度梯度

图5和图六分别为铝型材在挤压成型全过程中等水平效用变场和温度梯度遍布和转变状况，从图上能够看得出温度梯度和等效用变场的遍布状况十分类似，说明在挤压成型全过程中变形体溫度的上升关键来自成型全过程中的塑性形变能。在宽展挤压成型成型全过程中，从引流到排出成型，变形体的等效用变和溫度全是慢慢上升的，在工作中带地区金属材料的等效用变做到最高值5.39，溫度也升至最大，这进一步表明了模貝的工作中带位置是原材料流动性最繁杂、形变最猛烈的位置。

图5 等效用变布局图

图6 温度梯度布局图

3.3 仿真模拟結果认证

依据上述的挤压成型加工工艺主要参数和提升后的模具设计主要参数，选用直徑292毫米的铸棒在40MN的卧式挤压机上生产制造，挤压成型出的铝合金型材如图所示7所显示。

图7 模版铝合金型材挤压成型样版