阻燃镁合金挤压模具及模拟分析

阻燃镁合金挤压模具及模拟分析 结题报告 学生： 在低于 498现出加工脆性 在高于 498性大大提高，有利于加工变形 镁合金挤压特点： 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 上左图：镁合金 400 不同压缩速率下的压缩应力应变曲线 热压缩模拟实验 上右图：镁合金不同温度下压缩的应力应变曲线 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 足够的高温强度 抗磨损性能 抗疲劳性 导热性能 合理的价格 对模具材料的要求： 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 数据来源： 热挤压模具设计与制造基础 下表： 国内外常用热挤压模具材料 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 3 但其韧性和塑性较差。 这种钢可用来制作高温下高应力、但不受冲击负荷的凸模、凹模 。 上图： 3（ 1100 淬火， 550 回火） 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 4 该钢具有较高的热强度和硬度；在中温条件具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性。 该钢广泛用于制造热挤压模具和芯棒、模锻锤的锻模、锻造压力机模具，精锻机用模具镶块以及合金的压铸模。 上图： 4（ 1020 油淬， 580 两次回火） 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 5度和高耐磨性。 该种钢 淬透性好， 用来制造各种大、中型锻模。 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 5透性较差。在高温下工作时，其耐疲劳性逊于 5 此钢适于制造要求具有较高耐磨性的各种类型锻模（边长 400 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 模具实际用料 编号 零件名 材料 技术要求 1 凸模、凹模、凹模内套 即 凹模外套 53 导向 2 5 导向 1 3 底座 45钢 发黑处理 6 衬垫筒、凸模内套、垫头 40 凸模外套、紧固盘、插销、拉杆 408 上顶板、垫块 40上表：镁合金挤压模具材料与技术要求 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 尺寸参数 坯料长度 （ 200 坯料直径 （ 60 出料直径 （ 12， 压比 25， 20， 15 挤压温度 （ ） 300， 350， 400 挤压杆速率 （ mm/s） 1， 5， 10 角度 （ ） 180， 120， 100 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 上图：模具三维效果图 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 模拟 有极强的结构分析能力 可以处理各种线性和非线性结构分析 缺点是其几何建模和网格划分功能较差，操作不便，尤其是对于比较复杂的结构更为困难 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 有限元分析的基本步骤： 定义形函数 定义单元材料的响应 形成单元矩阵 集成 求解平衡方程 回代 有限元的计算结果与单元密度和单元类型（即形函数）的选择密切相关。 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 实验得到数据 建立模型 ， 划分网格 模具设计 ， 尺寸确定 输入材料特性 流变应力曲线 、 热力学数据 施加接触条件 运算分析 收集数据 ， 分析结果 下图：模拟流程 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 模拟 几个假设： 镁合金均质各向同性，没有缺陷 模具为刚性模具，无热膨胀和挤压变形 不计体积力和惯性力 材料服从 等向强化 套筒在挤压过程中为恒温 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 导向 凸模 坯料 套筒 凹模 上图：模型的建立 对称线 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 模拟 材料：阻燃镁合金 杨氏模量： 46000 泊松比： 模具与镁合金热传导：100 密度： 比热容： 1000J/ 摩擦系数： 度 / 热膨胀系数 / 1/k 25 2400 2700 2900 30度 / 热 导 率 / W/5 3000 4400 46他参数 坯料长度 （ 200 坯料直径 （ 60 出料直径 （ 12， 压比 25， 20， 15 挤压温度 （ ） 300， 350， 400 挤压杆速率（ mm/s） 1， 5， 10 角度 （ ） 180， 120， 100 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压过程模拟 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 单击观看 模拟 接触时温度场 （角度 120 ，挤压比 25，挤压温度 300，挤压速度 1） 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 墩粗时温度场 墩粗时应力场 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压变形时的温度场 挤压变形时的应力场 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 出料时的温度场 出料时的应力场 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 数据分析 挤压温度的影响 挤压速率的影响 挤压比的影响 挤压角的影响 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压温度的影响 300 400 挤压温度 最大出口温度 300 458 400 510 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压速率的影响 1mm/s 10mm/s 5mm/s 挤压速率（ mm/s) 最高出口温度（ ） 1 458 5 466 10 509 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压比的影响 挤压比 15 挤压比 20 挤压比 25 挤压比 最高出口温度 25 458 20 423 15 418 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 挤压角的影响 挤压角（度） 最高出口温度（ ） 180 413 120 458 100 490 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 结论 通过模拟不同条件下的挤压温度场，从最高出口温度可以判断材料是否过热从而造成挤压裂纹等问题。 有限元模拟本质上是通过应力应变曲线来模拟各种条件下的实际情况。各种能改变应力应变曲线的因素都能相应改变最终结果。 合适 的挤压温度，较小的挤压速率，小的挤压比，和合适的挤压角能防止挤压热裂纹。 挤压工艺 模具设计 模拟分析 参数分析 主要参考文献 挤压模具简明设计手册 / 郝滨海编著 精锻模具图册 / 主编胡亚民 模具材料及热处理 / 编著李奇 挤压工艺及模具 / 主编贾俐俐 挤压工艺及模具 / 翟德梅主编 铝合金挤压工模具典型图册 / 刘静