Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế hình dạng lối vào của khuôn đùn phẳng cho tấm nhôm quy mô lớn
Tóm tắt
Hình dạng lối vào của khuôn đùn phẳng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng sản xuất tấm nhôm quy mô lớn. Thiết kế truyền thống của khuôn đùn phẳng thường dựa trên kinh nghiệm và chuyên môn của các nhà thiết kế khuôn hoặc các thử nghiệm tại nhà máy tốn kém. Do đó, rất khó để đảm bảo lưu lượng vật liệu qua các khuôn cấp tiếp theo với cùng một tốc độ và đảm bảo sức mạnh của khuôn. Trong nghiên cứu này, các quá trình đùn của ba khuôn đùn phẳng với các hình dạng lối vào khác nhau được sử dụng phổ biến trong sản xuất đùn thực tế cho tấm nhôm quy mô lớn đã được khảo sát thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn (FE). Đầu tiên, các mô hình FE 3D để mô phỏng các quá trình đùn của ba khuôn đùn đã được thiết lập bằng phần mềm HyperXtrude dựa trên thuật toán ALE. Sau đó, các hiệu ứng của các thiết kế khuôn khác nhau đối với hành vi lưu lượng vật liệu, tải trọng đùn, nhiệt độ, phân bố ứng suất dư và độ uốn khuôn đã được nghiên cứu tổng hợp bằng cách phân tích và so sánh các kết quả mô phỏng. Cuối cùng, khuôn tối ưu đã được chế tạo và thí nghiệm đùn tương ứng được tiến hành trên một máy ép đùn 2600 tấn. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khuôn thứ 2 với hình dạng lối vào giống như quạt là khuôn tối ưu trong số ba khuôn đùn, nơi mà tải trọng đùn tối thiểu yêu cầu, tốc độ lưu lượng đồng nhất tại đầu ra khuôn, ứng suất dư tối thiểu trong hình dạng sản phẩm đùn, và độ uốn khuôn tối thiểu đã được đạt được. Nghiên cứu này có thể cung cấp hướng dẫn hiệu quả về thiết kế hình dạng lối vào của khuôn đùn phẳng cho tấm nhôm quy mô lớn.
Từ khóa
#khuôn đùn #lối vào khuôn #tấm nhôm quy mô lớn #mô phỏng phần tử hữu hạn (FE) #thiết kế khuôn #tải trọng đùnTài liệu tham khảo
Gagliardi F, Ciancio C, Ambrogio G (2018) Optimization of porthole die extrusion by Grey-Taguchi relational analysis. Int J Adv Manuf Technol 94(1–4):719–728
Bakhtiani T, El-Mounayri H, Zhang J (2017) Modeling of extrusion process of a condenser tube for investigating the effects of mandrel geometry. Int J Adv Manuf Technol 92(9–12):3237–3252
Iqbal UM, Kumar VSS, Gopalakannan S (2016) Application of response surface methodology in optimizing the process parameters of twist extrusion process for AA6061-T6 aluminum alloy. Measurement 94:126–138
Chen L, Zhao G, Yu J, Zhang W (2015) Evaluation of a pyramid die extrusion for a hollow aluminum profile using FE simulation. J Mech Sci Technol 29(5):2195–2203
Xie JX, Murakami T, Ikeda K, Takahashi H (1995) Experimental simulation of metal flow in porthole-die extrusion. J Mater Process Technol 49(1–2):1–11
Zhang C, Yang S, Wang C, Zhao G, Gao A, Wang L (2016) Numerical and experimental investigation on thermo-mechanical behavior during transient extrusion process of high-strength 7××× aluminum alloy profile. Int J Adv Manuf Technol 85(5–8):1915–1926
Liu Z, Li L, Yi J, Li S, Wang G (2017) Influence of extrusion speed on the seam weld quality in the porthole die extrusion of AZ31 magnesium alloy tube. Int J Adv Manuf Technol 92(1–4):1039–1052
Ji H, Nie H, Chen W, Ruan X, Pan P, Zhang J (2017) Optimization of the extrusion die and microstructure analysis for a hollow aluminum alloy profile. Int J Adv Manuf Technol 93(9–12):3461–3471
He Z, Wang H, Wang M, Li G (2012) Simulation of extrusion process of complicated aluminium profile and die trial. Trans Nonferrous Metals Soc China 22(7):1732–1737
Lee GA, Kwak DY, Kim SY, IM YT (2002) Analysis and design of flat-die hot extrusion process 1. Three-dimensional finite element analysis. Int J Mech Sci 44(5):915–934
Lee GA, Im YT (2002) Analysis and die design of flat-die hot extrusion process 2. Numerical design of bearing lengths. Int J Mech Sci 44(5):935–946
Zhang C, Zhao G, Guan Y, Gao A, Wang L, Li P (2015) Virtual tryout and optimization of the extrusion die for an aluminum profile with complex cross-sections. Int J Adv Manuf Technol 78:927–937
Sun X, Zhao G, Zhang C, Guan Y, Gao A (2013) Optimal design of second-step welding chamber for a condenser tube extrusion die based on the response surface method and the genetic algorithm. Mater Manuf Process 28(7):823–834
Zhang C, Yang S, Zhang Q, Zhao G, Li P, Sun W (2017) Automatic optimization design of a feeder extrusion die with response surface methodology and mesh deformation technique. Int J Adv Manuf Technol 91(9–12):3181–3193
Liu P, Xie S, Cheng L (2012) Die structure optimization for a large, multi-cavity aluminum profile using numerical simulation and experiments. Mater Des 36:152–160
Chen L, Zhao G, Yu J, Zhang W, Wu T (2014) Analysis and porthole die design for a multi-hole extrusion process of a hollow, thin-walled aluminum profile. Int J Adv Manuf Technol 74(1–4):383–392
Dong Y, Zhang C, Luo W, Yang S, Zhao G (2016) Material flow analysis and extrusion die modifications for an irregular and multitooth aluminum alloy radiator. Int J Adv Manuf Technol 85(5–8):1927–1935
Abrinia K, Makaremi M (2009) An analytical solution for the spread extrusion of shaped sections. Int J Adv Manuf Technol 41(7):670–676
Imamura Y, Takatsuji N, Matsuki K, Tokizawa M, Murotani K, Maruyama H (1999) Metal flow behaviour of wide flat bar in the spreading extrusion process. Mater Sci Technol 15(10):1186–1190
Wang D, Zhang C, Wang C, Zhao G, Chen L, Sun W (2018) Application and analysis of spread die and flat container in the extrusion of a large-size, hollow, and flat-wide aluminum alloy profile. Int J Adv Manuf Technol 94(9–12):4247–4263
Liu Z, Li L, Li S, Yi J, Wang G (2018) Simulation analysis of porthole die extrusion process and die structure modifications for an aluminum profile with high length–width ratio and small cavity. Materials 11(9):1517
Sun YD, Chen QR, Sun WJ (2015) Numerical simulation of extrusion process and die structure optimization for a complex magnesium doorframe. Int J Adv Manuf Technol 80(1–4):495–506
Sellars CM, Tegart WJMG (1972) Hot workability. Int Metal Rev 17(1):1–24
Flitta I, Sheppard T (2003) Nature of friction in extrusion process and its effect on material flow. Mater Sci Technol 19(7):837–846