HX在铝型材挤压仿真成形中的应用

铝的挤压就像玩金属 Play—Doh，把它塑造成各种怪异，复杂的设计。

但想象一下如果我们能把这个过程推向下一个水平，通过保持温度的
恒定整个——这正是热挤压所做的！通过这样做，我们可以制造更凉爽的产品，同时使用更少的能量。

这就像我们的金属造型游戏升级到
高级模式，并创造出来自这个世界的优质铝质的好品。

铝制造业的未
来更令人兴奋！
模拟异质挤压过程制作铝剖面图的伟大之处之一就是它能帮助我们调整过程并设计死因，使其更好。

利用截肢者模型，我们可以研究铝在挤压过程中的移动方式，找出它在哪里发热，使逝去形状正好可以减少裂缝和剖面孔。

这种探索使我们更深入地了解挤压是如何起作用的，并有助于我们提高制造业的效率和生态友好性。

对铝片同质挤压过程的调查符合我们促进制造业部门创新和技术进步
的战略目标。

这项研究符合我国支持制定先进热处理方法和合金设计
战略的政策，以提高铝制品的机械性和物理性能。

通过更深入地了解
温度对挤压过程中铝合金的微观结构和机械性质的影响，我们可以制
定新的热处理工艺，以提高挤压铝制品的强度、电容性和腐蚀性。

通
过模拟异质挤压过程而得出的见解，可指导开发适合特定挤压条件的
新的铝合金，以便制作具有优越的机械和物理特性的剖面图，从而促
进我国制造业的全面增长和持久性。

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言铝合金因其良好的塑性、可加工性及抗腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、汽车、机械等众多领域。

而管材作为一种重要的工业产品，其生产过程中的挤压成形技术显得尤为重要。

随着计算机技术的发展，有限元法在铝合金管材挤压成形数值模拟中得到了广泛应用。

本文旨在研究基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟，为铝合金管材的生产与优化提供理论依据和指导。

二、铝合金管材挤压成形基本原理铝合金管材挤压成形是一种利用模具将加热的铝合金坯料挤压成所需形状的工艺。

在挤压过程中，坯料在挤压力的作用下发生塑性变形，经过模具的约束，形成所需形状的管材。

此过程涉及复杂的金属塑性变形和热力耦合等问题。

三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种用于求解复杂工程问题的数值计算方法。

在铝合金管材挤压成形过程中，通过有限元法可以模拟整个挤压过程，包括金属的流动、应力分布、温度变化等。

此外，有限元法还可以预测产品的力学性能和微观组织结构，为产品的优化设计提供依据。

四、铝合金管材挤压成形的数值模拟（一）模型建立建立准确的有限元模型是进行数值模拟的关键。

模型应包括坯料的几何尺寸、材料属性、挤压过程中的边界条件等。

同时，还需要根据实际生产情况设定合理的挤压速度、模具参数等。

（二）网格划分网格的划分对数值模拟的精度和计算效率有着重要影响。

在划分网格时，应考虑到金属流动的复杂性和模具的几何形状等因素，合理设置网格密度和类型。

（三）材料模型及本构关系在数值模拟中，需要设定铝合金的材料模型及本构关系。

常用的材料模型包括弹塑性模型、粘塑性模型等。

本构关系描述了材料的应力-应变关系，对模拟结果的准确性有着重要影响。

（四）求解过程在设定好模型、网格、材料模型及本构关系后，即可开始求解。

求解过程包括前处理、求解过程和后处理三个阶段。

前处理主要包括模型的建立和网格的划分，求解过程则是通过有限元软件进行计算，后处理则是对计算结果进行可视化处理和分析。

铝合金轴材挤压成形挤前回退的数值仿真研究铝合金轴材挤压成形是一种常用的金属加工方法。

在轴材的挤压成形过程中，挤压过程中的各个参数对轴材的形状和质量有很大的影响。

其中，挤前回退是指在挤压过程中，脂压腔边缘与金属坯材之间保留的一段空间，用于控制金属的流动。

它的数值大小会影响到轴材的形状、尺寸以及材料的均匀性。

因此，对铝合金轴材挤前回退进行数值仿真研究非常重要。

在进行铝合金轴材挤压成形挤前回退的数值仿真研究时，需要先建立合适的数学模型。

模型中需要考虑轴材的几何形状、力学性质以及材料的流动行为等因素。

通过采用建模软件，如ANSYS、ABAQUS等，可以对挤压过程进行仿真分析，得到与实际相似的结果。

在建立数学模型时，需根据铝合金的等温强化、时效硬化等热物理性质参数进行实验研究和数据分析，以确保模型的准确性和可靠性。

挤压过程中的挤前回退数值是影响轴材形状和质量的重要因素之一。

适当的挤前回退数值可以控制金属的流动，获得理想的形状和尺寸。

如果挤前回退数值太小，金属流动不畅，可能会导致轴材出现沟槽、翘曲等缺陷；如果挤前回退数值太大，金属流动过多，可能会造成轴材局部过薄，影响其强度和使用寿命。

因此，确定合适的挤前回退数值对于轴材挤压成形至关重要。

通过数值仿真的方法进行铝合金轴材挤前回退数值的研究，可以减少实验的时间和成本，并能够得到更加详细和全面的分析结果。

数值仿真可以模拟挤压过程中的各个环节，包括材料变形、流动和应力分布等方面。

通过对不同挤前回退数值进行仿真分析，可以得到不同参数下的轴材形状和质量的变化规律，为压力机的操作提供理论依据和优化参考。

在进行数值仿真研究时，需要考虑一些关键的因素。

首先是材料的本构模型，需要选择适合铝合金的本构模型来描述其力学性质。

其次是摩擦因数，摩擦对于金属的流动和变形有很大的影响，需要合理选择摩擦因数以保证仿真结果的准确性。

此外，还需要考虑挤压温度、压力和速度等因素的影响。

通过数值仿真研究可以得出挤前回退数值与轴材形状和质量之间的关系。

《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，铝合金管材因其良好的物理性能和加工性能，被广泛应用于汽车、航空、航天、电子等领域。

铝合金管材的挤压成形技术作为其生产过程中的关键环节，对产品的质量和性能具有重要影响。

因此，研究铝合金管材挤压成形的数值模拟技术，对于提高生产效率、优化工艺参数、降低生产成本具有重要意义。

本文基于有限元法，对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，旨在深入探讨其成形过程中的力学行为及优化策略。

二、铝合金管材挤压成形的基本原理及特点铝合金管材挤压成形是指通过模具对加热后的铝合金坯料施加压力，使其在模具型腔内发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的管材。

该过程具有以下特点：1. 挤压过程中涉及金属的塑性流动和固相变形；2. 模具设计对产品性能具有重要影响；3. 挤压成形过程中的温度、压力和速度等参数对产品质量具有显著影响。

三、基于有限元的数值模拟方法有限元法是一种广泛应用于解决复杂工程问题的数值计算方法。

在铝合金管材挤压成形过程中，采用有限元法进行数值模拟，可以有效地预测和优化挤压过程，提高产品质量和生产效率。

1. 有限元法的基本原理有限元法通过将连续体离散成有限个单元，对每个单元进行近似求解，从而得到整个结构的近似解。

在铝合金管材挤压成形过程中，将坯料和模具离散成有限个单元，通过求解每个单元的应力、应变等参数，得到整个挤压过程的力学行为。

2. 铝合金管材挤压成形的有限元模型建立建立铝合金管材挤压成形的有限元模型，需要考虑坯料的几何尺寸、材料性能、模具结构、摩擦条件、温度场等因素。

通过合理的模型建立和参数设置，可以准确地模拟铝合金管材挤压成形的整个过程。

四、数值模拟结果与分析通过数值模拟，可以获得铝合金管材挤压成形过程中的应力、应变、温度等参数的分布情况，从而分析挤压过程中的力学行为及优化策略。

1. 应力应变分析在铝合金管材挤压成形过程中，坯料在模具的作用下发生塑性变形，产生较大的应力。

Altair HyperXtrude铝型材挤压工艺和模具设计的仿真分析和优化Altair工程软件（上海）有限公司动机–更早的设计决策解决个问题的成本使用CAE= 解决一个问题的成本题数传统方法出的问# 找模具设计模具制造试模量产HyperXtrude 唯一专业的铝型材挤压仿真软件稳态变形分析模具变形/强度分析瞬态变形分析工作带长度分析焊合长度预测压余长度预测正向/反向挤压虚拟试模材料库快捷的图形用户界面挤压模具优化中文菜单型材料头变形分析——稳态法TemperatureTemperatureVelocityProfile Deflection瞬态分析——型材变形型材变形比较模具变形分析和强度校核耦合的材料流动、热和变形分析依据挤压载荷和热载计算模具的变形和强度模具和材料的网格单元的自动更新位于模具和材料的接触表面网格单元不需要完全匹配保险杠横梁——模具几何Mandrel Die Plate模具上的温度分布模具表面上的法向力分布模具的变形模具上的应力分布——强度校核虚拟试模实例初始模具设计方案结果建议改进方案ObjectiveUniform exitvelocity=6m/min=1m/s•Uniform exit velocity = 6m/min = 0.1m/s Design IterationsFi t It ti R d th th l A d B b 10•First Iteration –Reduce the portholes A and B by 10 mm •Second Iteration –Increase C & D by 5 mm2nd IterationCAD1st IterationBABCD AB案例分析——汽车保险杠横梁Problem DefinitionProblem Definition¾Alloy:AA 6082¾Container Diameter:7.375 in (187.325 mm)¾Billet Length: 25 in (635 mm)¾Press Capacity: 1800 T (16 MN)¾Unit Pressure:580 MPa¾Max. Ram Speed: 41 ipm (17.357 mm/s)¾Container Temperature 441 °CProfile Type:Hollow¾Profile Type:¾Extrusion Ratio:21.93¾Extrusion Speed: 6.87 m/minRam Speed:523mm/s¾Ram Speed: 5.23 mm/s¾Part Exit Speed: 6.87 m/min¾Billet Preheat:518 °C创建有限元模型PortholesDie Plate MandrelAluminum + Tool模芯的变形模芯变形（靠近棒料一侧）下模变形Weld Chamber Bolster Side温度分布（模芯和分流孔）Mandrel Portholes, Bearing and Profile速度分布Original Bearing After 1st Modification Velocity Contours –After 2nd ModificationDecrease by 2mm Decrease by 2 mmIncrease by 3 mm棒料表皮杂质材料跟踪--压余长度预测•棒料表皮包含氧化杂质•表皮挤进型材将影响质量•最佳的压余长度预测停止挤压的时刻——棒料焊合长度计算•材料进入分流孔和导流室•不能停车清理模具•循环棒料的加载挤压•如何预测型材完全是新材料挤出？棒料的接口计算After 5 secAfter 60 sec初始工作带——出口流速不平衡初始设计——型材变形修改工作带长度工作带修改后计算结果——速度分布工作带修改后的计算结果——型材变形正向/反向挤压快捷的图形用户界面 1.Import Geometry 2.Create Project Directory 3.Select Units 4.Set Analysis Requirements Process DataAnalysis DataSelect Components5Select Materials 5.Select Materials6.Set Process Conditions 7.Define Bearing 8S l 8.Solve9.Check Results材料性能数据Workpiece and Tool MaterialsCommon AlloysPlots of Flowstress Curves U M difi blUser Modifiable挤压模具的优化统一的平台，无缝调用集成在HyperWorks统的平台，无缝调用•HyperXtrude, HyperStudy, HyperMorph 工作带长度的优化•平衡材料流动•减少修模分流孔的优化•平衡材料流动•确保模具在挤压过程中没有损坏•减少修模优化原理优化实例——工作带长度的优化型材截面的区域划分工作带优化过程——优化目标出口流速均匀优化前后的出口流速比较支持中文菜单建立挤压工艺数据库•挤压工艺数据•型材数据•棒料数据•挤压设备数据•可挤压合金材料HyperXtrude任务管理器一个桌面应用工具，能够实现在远程机器上提交任务。

挤压成型技术在工件制造中的应用研究随着科技的进步和工业的发展，挤压成型技术在工件制造中的应用越来越广泛。

这种技术可以将金属材料在高温下通过挤压变形成为所需形状的工件，具有高效、节能、精密的特点。

本文将从材料选择、工艺优化和质量控制三个方面来探讨挤压成型技术在工件制造中的应用研究。

首先，材料选择是挤压成型技术成功应用的重要一环。

挤压是一种通过压力将材料转变为所需形状的变形过程，因此材料的选择直接影响到工件的性能和质量。

通常情况下，挤压成型常用的材料主要有铝合金、镁合金和钛合金等。

铝合金是目前应用最为广泛的材料之一，具有良好的可加工性和成形性能，常用于汽车、航空航天等领域。

镁合金具有优异的比强度和比刚度，适用于电子、航空等行业。

而钛合金具有低密度、高强度和良好的抗腐蚀性能，广泛应用于航空、航天等领域。

因此，在选择材料时需要根据具体工件的要求和应用环境来确定最合适的材料。

其次，工艺优化是挤压成型技术应用中需要重点关注的一个方面。

挤压成型的工艺参数包括挤压温度、挤压速度、挤压比和后续热处理等，这些参数直接影响到工件的成形质量和性能。

挤压温度是指材料在挤压过程中的温度，通常需要根据材料的熔点和热膨胀系数来确定。

挤压速度是指挤压过程中材料的流动速度，对于不同材料和工件形状，需要选取适当的速度来保证工件的成型质量。

挤压比是指挤压过程中材料的压缩程度，过高的挤压比容易导致工件的变形和表面质量不良。

后续热处理是为了进一步改善工件的性能和组织结构，常用的热处理方法包括时效处理、固溶处理等。

因此，在应用挤压成型技术时，需要通过工艺优化来选择合适的参数，以提高工件的成形质量和性能。

最后，质量控制是挤压成型技术应用中需要重视的一环。

挤压成型过程中，材料的流动状态、应力分布和温度分布等都会对工件的成形质量和性能产生影响。

因此，需要通过合适的测试方法来检测工件的质量。

常用的检测方法包括X射线检测、超声波检测和金相分析等。

X射线检测可以用来检测工件的内部缺陷和变形程度，超声波检测可以用来检测工件的杂质和裂纹等。

铝型材挤压过程仿真模拟基础介绍作者：刘晓飞来源：《科学与财富》2016年第34期（江西环境工程职业学院江西省赣州市 341000）摘要：铝合金型材在日常生活中到处可见，已成为了人们现实领域中不可或缺的生产原材料，建筑铝型材和工业铝型材产业已经成为了衡量一个国家经济的重大指标。

铝合金型材一般常用的生产方式是挤压成形，挤压加工方法已成为了人们的研究对象，在挤压加工过程中挤压工艺参数的选择是核心要领。

关键词：铝合金型材；挤压模具；仿真模拟铜、铝等有色金属是国民经济和社会发展的重要基础材料，2004 年以来，我国铜铝生产量和消费量一直稳居世界第一。

随着国民经济建设的高速稳步发展，带动各行业轻工业的迅速发展，建筑铝型材和工业铝型材在各个领域得到了高度的重视和广泛的应用。

挤压技术从 18 世纪开始发展跨度到 20 世纪，相对于其他加工方法，挤压法在金属塑性加工领域里发展的比较晚。

经过两百多年的发展，金属挤压成形发生了质的飞越，已成为金属成形工艺中一个重要的分支，在技术、工艺与装备方面均取得了巨大进步。

挤压产品凭借其优良的性能已广泛用于很多重要领域如民用、航空航天、舰船、电子、交通运输、能源、冶金化工及国防军工等重要领域。

作为生产管、棒、型材以及线坯，挤压成型无非是最具有优势的。

挤压成型技术具有理论性强、加工工艺技术含量极高等特点。

但从另外一方面来看，挤压法同时也存在诸多不利因素，优点越多，缺点也越明显，挤压的历史就是不断克服这些缺点，它的加工过程是一个复杂非线性的过程，加工后型材发生了很多复杂变形，伴随着大压力下产生的设备高负荷、高能耗、高摩擦、大变形热有关，又与材料跟工具长时间紧密接触而产生的工具温升有关，而且还和密闭的工具内加材料和取出残料而中断操作不利因素有关。

挤压模具作为挤压成型工艺的核心部分，它的设计以及使用寿命已经成为人们研究的主要领域。

中国铝型材模具本身材质以及模具结构方面如结构参数的确定和寿命的预测上都得到了很大的提升。

HX-FG225X50铝型材高温慢速挤压工艺方案的宽展挤压模具仿真模拟分析报告潘卫国 2016年4月4日1、铝型材产品图及选定挤压设备和挤压工艺的原始提供数据型材产品编号：HX-FG225X50；壁厚：2.5mm ；外形尺寸：宽度225mm 、高度50mm ； 铝合金牌号及状态：6063-T5；型材挤压比（λ）：19.4；型材出模孔截面图如图1所示。

50.5227.252.53图1 型材出模孔截面图2、初始模具设计模型该型材挤压模具为三件套分流组合模，几何模型由前置保护模、上模分流腔、下模焊合腔室、工作带成形腔、后置空刀和出口空腔组成。

模具主要设计参数如下表：图如图3所示，下模三视图如图4所示，工作带三维模型如图5所示。

图2 模具几何模型初始设计3维立体图图3 前置保护模三视图图4 上模三视图图5 下模三视图图6 模具工作带初始设计3维立体图3、挤压坯料及模具材料的物理性能参数表１ 6063铝合金的化学成分（质量分数）%Si Mg Fe Cu Mn Cr Zn Ti Al0.65 0.65 0.35 0.15 <0.10 0.10 0.10 0.10 其余表２挤压坯料及模具材料的物理性能参数材料类型6063-T5铝合金（20℃）6063-T5铝合金（370℃）H13钢（HRC52,540℃）密度[Kg/m3] 2690 2690 7870杨氏模量[Pa] 7.0E+10 7.0E+10 2.1E+11泊松比0.35 0.35 0.35导热系数[W/(m•k] 201 201 24.3比热[J/(kg•k)]900 900 460抗拉应力σb[MPa] 185 16 1305屈服应力σ0.2[MPa] 145 14 1000剪切应力τ[MPa] 115 8 652.5-783延伸率δ[%] 12 105 13.94、建立数值模拟分析模型和边界条件采用专业数值模拟分析软件对型材挤压过程进行数值模拟分析，结合挤压工艺参数建立铝合金金属流体部分的分析模型。

铝型材挤压的数值模拟及挤压模具的结构优化铝合金型材有强度好、重量轻、耐腐蚀等优势,在交通运输、建筑工程、公共设施等领域扮演着重要的角色。

铝型材挤压过程在高温高压高摩擦环境中进行,且模具结构设计与工艺参数选择大都依赖于模具设计者的经验。

在这种传统模式下,铝型材挤压模具制造需经制模、试模、修模、试模、再修模的漫长过程。

随着计算机技术的发展,数值模拟技术已在国内外铝型材挤压领域广泛应用,成为研究模具设计结构、挤出成型规律的重要手段。

本文主要研究内容如下:1.本文的基本方法是运用数值模拟软件研究平面分流组合模挤出成型过程,并提出模具结构的优化方案。

首先运用理论公式计算并设计得出矩形薄壁空心铝型材的分流组合模。

再对模具挤出型材的过程进行数值模拟,通过模拟结果验证QForm软件的准确性和可靠性。

2.制定数值模拟的具体方案,研究焊合室高度、分流孔深度对于平面分流组合模挤出成型的影响。

根据模具有效应力值及应力云图、型芯变形位移量和挤压力等模拟结果,得出模具结构参数对于模具使用寿命和挤出型材的尺寸精度的影响,分析得出模具结构的最优值,为挤压模具设计提供参考。

3.提出上模分流桥沉桥具体方案,研究沉桥深度和沉桥位置对平面分流组合模挤出成型的影响。

模拟结果显示桥面沉桥有效降低上模型芯位移变形量和模具最大有效应力值和挤压力。

桥底沉桥能够分散分流桥桥底根部与型芯结合处的应力集中,大幅降低分流桥桥底根部与型芯结合区域的有效应力值,从根本上解决该区域开裂导致的模具早期失效问题,并延长模具使用寿命。

同时在生产中允许大幅提高挤压速度,提高生产效率。

根据数值模拟的结果
制作原始模具和沉桥模具,并进行试模挤出了合格型材。