材料成型及控制工程答辩

材料成型及控制工程答辩材料成型及控制工程答辩 LOGO指导教师张广安论文题目冷挤压纯铝筒形件表面缺陷研究 班级 材成121 学生郭庆放 学号120 xx22从以下几个方面进行简要说明 实验的理论与实际意义 实验所要研究的问题 挤压设备及挤压模 具 挤压缺陷研究及结果分析 Deform数值模拟分析 结论 实验理 论铝筒挤压是利用模具成型工艺 在压力机作用下而形成的与模具 形状尺寸相同 并满足所需性能的工艺 实验意义有效减少或消除挤压型材的表面缺陷 对于提高挤压产品 的质量和使用性能具有重要的意义 但在生产过程中常会出现一些缺陷而使产品质量下降 成品率降低 生产成本增加 效益下降最终导致企业市场竞争能力降低 因此 从根源着手解决纯铝筒挤压型材的缺陷问题是企业提高自身 竞争力的一个重要方面 也是提高挤压件产品质量的关键 1 实验的理论与实际意义2 实验所要研究的问题如图所示 挤压制 品表面的条状波纹就是所要研究的问题2 实验所要研究的问题 波状 条纹不同倍数电镜显微组织观察图图a挤压缺陷光学显微组织10X图b 挤压缺陷光学显微组织20X3 挤压设备此设备为佛山市南海诚达液压 设备有限公司制造的四柱双动油压机 主缸公称压力800kN 主缸行 程450mm合模高度300mm下缸行程240mm工作台有效面积为650mm 750 mm 3 挤压缺陷研究所用模具 挤压模具如图所示4 挤压缺陷研究及结果 分析实验准备工作一切完成后 分别针对铝合金常见挤压缺陷产生 原因分别从以下几个反方面进行了分析a 挤压力的影响b 凸模下行 速度的影响c 模具对中性的影响d 润滑剂的影响e 挤压件压余的影 响f 工作带长度的影响g 金属流动性的影响4 挤压缺陷研究及结果 分析 a 挤压力的大小对产生波状条纹的因素之一 因为如果液压 机挤压力太大 凸模下行速度增加 挤压铝筒太快 使金属流动不 均匀 容易形成缺陷 于是进行了大量冷挤压与热处理后的挤压件进行比较分析 从图中可以看出 450 处理挤压坯料后挤压 得到的挤压制品表面 缺陷依然存在 并且由于热处理后坯料表面软化 挤压制品表面波 状条纹更加明显 从而排除了力的大小对条状波纹产生的影响 图a冷挤压 压力7MP图b450 压力6MP4 挤压缺陷研究及结果分析b 凸模下行速度对产生波状条纹 的影响 凸模速度下行速度如果太快 挤压坯料 从而影响挤压坯料金属流 动速度 从而导致金属不均匀流动 图a凸模速度改变前图b凸模速度改变后4 挤压缺陷研究及结果分析 从图可以看出 凸模下行速度改变前后进行比较分析 图a波状条纹 清晰可见 图b靠近底部部分条纹也是可以清晰看到 从而可以肯定 波状条纹的产生与凸模运动速度并没有关系 C 模具对中性对波状条纹的影响模具如果对中性不好 挤压力倾斜 容易导致挤压制品受到破坏 并且挤压力太大 容易损坏模具 于是矫正凹凸模对中后 开始挤压坯料 如图 矫正前后的挤压制品4 挤压缺陷研究及结果分析 图a矫正前 的挤压制品 挤压制品被破坏 但是表面没有出现波状条纹 是由 于没有对中 侧向力导致一侧金属流动快 从而使波状条纹出现的 位置发生变化 并且由于挤压件被破坏 波状条纹不容易出现 图b条状波纹不明显 但是条状波纹依然没能消除 图a图b4 挤压缺陷研究及结果分析d 润滑剂的影响以波条纹为分界 线 挤压件表面一侧光亮一侧灰暗 因为实验所用润滑剂是石墨与 猪油的混合物 有可能挤压过程中 石墨被挤入挤压件内 从而形 成波状条纹 图a图b4 挤压缺陷研究及结果分析图a挤压前坯料未经表面处理 挤 压件表面缺陷清晰可见 图b挤压前坯料虽然经过润滑处理 但是缺陷仍然没能消除 所以得 出缺陷的产生与坯料是否经过润滑处理无关 e 挤压件压余的影响因为正常挤压生产过程中 底壁厚不至于太薄 并且挤压过后要留有压余 由于最后留有较厚的壁厚 缺陷便 留在底部 最后将压余切去 条状波纹便可去除 图a图b4 挤压缺陷研究及结果分析图a挤压件底部壁厚比图b壁厚薄 但是通过比较两张图片会发现图a缺陷会明显许多 而图b则不会 很明显 即使如此也不能得出缺陷的产生和挤压壁厚有关 为了验 证实验结果 又做了几组挤压壁厚比较厚的挤压件 缺陷并没能消 除 f 工作带长度的影响因为凸模工作带过长容易出现挤压缺陷 工作 带太长还对挤压件摩擦增大 附加拉应力增大 从而在制品表面留 下划痕 4 挤压缺陷研究及结果分析图a挤压带长度4mm 图b挤压带长度1mm 从图可以看出工作带的长度对波状条纹的产生没有影响 图a图b4 挤压缺陷研究及结果分析f 金属流动性的影响因为挤压壁 厚太薄 挤压进入弹性区 塑性区金属流动性好 金属流动性差 金属流动不均匀 金属补充不足 容易形成缺陷 于是给凸模倒圆角 尽可能使金属均匀流动 从图中可以看出 缺陷消失 挤压件表面光滑 因此波状条纹的产生与金属流动有关 图a冷挤压 R2圆角 压力7MP5 Deform数值模拟分析为了验证金属流动性与条状波纹之间 的关系 又进行了Deform数值模拟 如图三维建模图a挤压模具三维 视图5 Deform数值模拟分析网格划分如图图a网格划分图5 Deform数 值模拟分析Flow 模拟金属流动 可以清楚看到 随着凸模下行 底部金属变形最大 图a Flow挤压件成型金属流动情况反挤压结束原始坯料反挤压初期5 Def orm数值模拟分析应力 应变图 也可以清楚看到底部所受应力最大 应变最大图a挤压件有效应力图及应力曲线图b挤压件应变曲线5 D eform数值模拟分析速度矢量图如图 可以清楚看到 底部金属发生 分层流动 进入弹性区后 变形困难 金属流动不均 对分层出金 属补充不足 从而形成波状条纹 图a速度矢量图6 结论条状波纹的产生是由于金属发生分层流动 并 且弹性区金属变形困难 金属流动不均 对分层处金属补充不足 从而形成条状波纹 与液压机震动 模具的对中性 模具是否润滑 挤压件是否留有压 余没有必然关系 实验中 除了解决条状波纹外 还得出了其他缺陷产生的原因 比 如停车痕挤压过程中 挤压型材发生弹性形变 压力机瞬间停车 凸模停止运动 但由于挤压型材需要回复 发生回弹 产生微小形 变 但是由于凸模部分强度比挤压坯料大 所以阻止挤压件回弹 从而就在凸模最前端形成了停机痕 图a冷挤压 压力7MP 未处理表面6 结论划痕由于模具凹模清理不干净 还可能由于挤压 坯料与模具之间的接触摩擦太大 形成