QForm extrusion铝型材挤压工艺模拟

1、铝型材挤压工艺的模拟铝型材挤压工艺的模拟技术交流技术交流Qform - Extrusion 北京创联智软科技有限公司挤压模拟软件可以做什么？挤压模拟软件可以做什么？功能：采用有限元方法，模拟分析在现有或设计的模具及挤压参数下，零件生产的过程1 挤压工艺参数是否合理（预热温度、挤压机吨位）2 型材挤出速度是否均匀3 模具刚度是否足够,结构是否合理4 型材厚度是否符合要求5 工作带长度如何分布6 焊合线位置分布是否合理目目 录录一、基本介绍一、基本介绍二、实验验证二、实验验证三、工业应用三、工业应用四、工作带设计修改四、工作带设计修改五、耦合模具变形分析五、耦合模具变形分析六、结论六、结论软件支持

2、语言软件支持语言:英语英语 德语德语俄语俄语 西班牙语西班牙语意大利语意大利语 中文中文波兰语波兰语 土耳其语土耳其语QuantorForm Ltd. 成立于成立于1991目前客户遍及在目前客户遍及在35个国家和地区个国家和地区Moscow development team, December 2011可以模拟各种锻造成型工艺可以模拟各种锻造成型工艺 型材挤压回转成形 模锻 穿孔斜轧 自由锻 热处理与微观组织预测 QForm3DQForm-Extrusion2006年开发年开发用于辅助模具设计制造和型材挤压生产用于辅助模具设计制造和型材挤压生产主要目标主要目标: 采用最先进的理论技术采用最先进

3、的理论技术 模拟真实复杂型材模拟真实复杂型材 提供真实可靠地结果提供真实可靠地结果 程序在工业中易于使用程序在工业中易于使用拉格朗日模型拉格朗日模型 使用拉格朗日模型在使用拉格朗日模型在QForm7中模拟挤压过程中模拟挤压过程QForm-Extrusion 基于拉格朗日基于拉格朗日-欧拉混合方法欧拉混合方法QForm Extrusion模拟模拟使用欧拉法拉格朗日法有效应变图材料粒子与流线可以在两个模型区域跟踪QForm-Extrusion 基于拉格朗日基于拉格朗日-欧拉混合方法欧拉混合方法实心、空心型材挤压模具组合体的典型组成实心、空心型材挤压模具组合体的典型组成 实心、空心铝型材模拟区域实心

4、、空心铝型材模拟区域空心铝型材空心铝型材工艺参数包括材料属性，挤压速度，预热温度，润滑条件等都通过数据准备向导输入程序操作：工艺参数设置程序操作：工艺参数设置薄壁铝型材的粘性层薄壁铝型材的粘性层 实验验证分析实验验证分析 *) Abtahi S *) Abtahi S.; “Friction and Interface Reactions on the Die Land in Thin-Walled Extrusion,” Ph. D. Thesis, Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway, 1995. 工作带上粘性层观察 工

5、作带上粘性层分析工作带 模具角度及挤出速度对2mm厚铝型材滑动摩擦区域的影响实验结果实验结果 S. Abtahi (*)影响粘性摩擦的主要参数影响粘性摩擦的主要参数 沿着工作带长度方向上的摩擦取决于: 型材厚度挤压率工作带长度挤出速度模具角度型材温度程序中包含粘性摩擦条件 内置的工作带编辑器允许对工作带长度和导流角在程序中直接进行交互式的修改模具的工作带通过程序自动转化为参数化形式并在图上用曲线显示程序使用参数化的形式对工作带进行修改程序使用参数化的形式对工作带进行修改 国际公开会议国际公开会议-算例测试算例测试:2005 苏黎世苏黎世 瑞士瑞士2007 博洛尼亚博洛尼亚 意大利意大利2009

6、 多特蒙德多特蒙德 德国德国2011 博洛尼亚博洛尼亚 意大利意大利模型的实验验证模型的实验验证下一届会议下一届会议2013在德国的多特蒙德在德国的多特蒙德*The test was done by Donatti L., Tomesani L., Schikorra M., Tekkaya E. Extrusion Benchmark 2007 / Proceedings of the Conference Latest Advances in Extrusion Technology and Simulation in Europe. Bologna, 2007. pp. 8995.200

7、7年算例：挤出速度年算例：挤出速度算例1: 实心型材挤压算例2：空心型材最大载荷, MN 9 8.85 实验 QForm 型材温度， 489 487 实验QForm算例2：空心型材2011年算例：焊合线位置年算例：焊合线位置焊合线位置ICEB 2011 benchmark test焊合线位置ICEB 2011 benchmark testExperimental data by Alessandro Selvaggio, Antonio Segatori, Ahmet Guzel, Lorenzo Donati, Luca Tomesani, A. Erman Tekkaya, Extrusi

8、on Benchmark 2011, p. 9, Fig 11.实验结果实验结果QForm-Extrusion 模拟模拟2011年算例：焊合线位置年算例：焊合线位置 用户的工业应用用户的工业应用工业测试工业测试 (Ekstek-Nord, Russia-Turkey )实验结果，料头照片实验结果，料头照片模拟结果模拟结果 材料刚刚挤出材料刚刚挤出; 材料挤出一段时间后材料挤出一段时间后型材横截面型材横截面模拟域模拟域工业测试工业测试(Ekstek-Nord, Russia-Turkey )实验结果照片，没有中间筋实验结果照片，没有中间筋模拟结果，中间的筋没有模拟结果，中间的筋没有模拟结果，中间

9、的部分速度为零模拟结果，中间的部分速度为零模拟域模拟域焊合线位置用双线标记焊合线位置用双线标记型材横截面上标记焊合线位置型材横截面上标记焊合线位置1焊合线位置预测和验证焊合线位置预测和验证1) With kind permission of Compes, Italy不同分流孔内的轨迹点用不同颜色显示模拟结果模拟结果箭头显示焊合线的位置箭头显示焊合线的位置连续挤压工艺中的横向焊合区域连续挤压工艺中的横向焊合区域型材形状型材形状22) With kind permission of SAPA technology, Sweden新旧材料在挤压过程中的流动新材料旧材料两批次材料的边界新材料距模具9

10、44mm截面焊合位置在距型材尖端600mm处横截面照片 (photo SAPA)新旧材料在挤压过程中的流动新材料在距型材尖端750mm处横截面照片 (photo SAPA)距模具675mm截面焊合位置新旧材料在挤压过程中的流动新材料在距型材尖端900mm处横截面照片 (photo SAPA)距模具655mm截面焊合位置新旧材料在挤压过程中的流动工作带设计修改工作带设计修改 程序工作流程程序工作流程: 输出数据输出数据程序计算过程中，型材形状与速度和其它结果都可以实时的显示料头形状模拟结果QForm-extrusion实验观察和模拟结果实验观察和模拟结果由于工作带的设计，导致材料在拐角处的流动速

11、度缓慢，从而造成料头强烈变形，模拟也得到了相同的结果。 *) The profile design by COMPES S.p.a工作带交互设计工作带交互设计使用参数化形式对工作带几何进行修改工作带对材料流动的影响工作带对材料流动的影响修改后的工作带设计 挤出型材结果初始工作带设计 挤出型材结果第二次修改后工作带长度一致，速度结果. 第一次修改后工作带编辑器. 同时显示速度 工作带编辑器工作带编辑器耦合模具变形分析耦合模具变形分析典型的模具组合体典型的模具组合体(COMPES S.p.a) QForm中考虑的典型的模具组合体中考虑的典型的模具组合体DIE: diameter 254 mmhei

12、ght 150 mmBACKER: 254 mmheight 40 mm BOLSTER: 270 mmheight 80 mmSUB-BOLSTER 380 mmheight 125 mm 工作带区域变形（放大显示） 有效应力 Z方向位移工作带变形. Z方向云图，及放大显示耦合分析耦合分析. 模具组合体变形对材料流动的影响模具组合体变形对材料流动的影响工作带长度一致, 耦合模具变形, Vz工作带长度一致, 刚性模具耦合分析耦合分析. 模具组合体变形对材料流动的影响模具组合体变形对材料流动的影响案例分析：耦合模具变形与不耦合的比较案例分析：耦合模具变形与不耦合的比较 型材模具型材模具导入几何导入几何模具组合体模型模具组合体模型使用刚性模具模拟结果使用刚性模具模拟结果与实际比较与实际比较模具变形挤出方向正值代表导流角正值代表导流角弹性变形以后工作带的角度（分，角度）弹性变形以后工作带的角度（分，角度）负值代表阻碍角负值代表阻碍角耦合模具变形后的材料流动模拟耦合模具变形后的材料流动模拟与实际对比与实际对比 温度场耦合计算设置模具表面的温度边界条件挤压加工50s后金属材料表面的温度场分布模具截面上温度场分布结论1. Q