挤压项目论证报告

挤压项目论证报告研究背景机械装备轻量化一直是机械行业追求的目标，轻量化所带给社会的好处是多方面的，可节约材料和能源消耗，减少环境污染，有利于资源节约型、环境友好型社会建设，推动社会可持续发展。例如：航空航天器除了满足各自作为航空航天器具体零部件的特殊要求外，一个共同的要求是轻质、高比强、高比模，以及低成本、高可靠性和高安全性、高保障性。对于多级火箭来说，顶级火箭增加1千克质量，次级就要增加100千克的燃料或其它相关配件的质量，每级增加质量达100倍，可见火箭的减重是多么的重要。随着汽车工业的迅猛发展和城市化进程的加快，城市交通工具尤其是家庭轿车的数量急剧增加，汽车消耗的能源占社会能耗的比例不断提高，由汽车造成的污染已成为城市环境及大气环境的主要污染源之一。汽车的轻量化是缓解这些问题的重要方法。据统计，仅在轨道交通和汽车制造领域，国内对于高端金属产品轻量化的潜在市场需求超过100亿元，加之其他重点应用领域，新型的轻质高强金属结构材料具有非常广阔的市场前景。新型的轻质高强金属结构材料以镁合金、铝合金、钛合金以其复合材料为主要代表，它们都有具有较低的密度和较高的比强度，在产品轻量化方面极具吸引力，目前日益广泛应用于电子产品、轨道交通、汽车制造、船舶及海洋工程、航空航天、家电领域。此外，轻质合金及其复合材料不但能够提升现有产品的性能，还能够满足传统制造业实现节能减排、替代进口、满足当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的低碳经济发展的迫切需求。塑性成形就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下加工制件的工艺方法，是人类发明的最古老的生产技术之一。人类发现和使用金属几千年的历史，也是塑性成形技术发展的历史，从最初锻造农具和盔甲、兵器，到现在生产中随处可见的千千万万的锻压产品，都证明了这一技术对人类的宝贵价值。目前，人类生产的金属材料不少都是经过塑性成形方法加工成成品零件。越来越多的生产实践表明，塑性成形技术已遍及国民经济的诸多生产领域，这因为它不仅能合理地利用金属的塑性，省时节能获得产品的形状，而且还能改变金属的性能，通过改善金属的内部组织，提高原始金属本身的承载能力，进而收到节材的效果。近些年来的发展也表明，塑性成形技术已不再只是一种加工零件毛坯的手段，用它直接成形零件的生产实例已越来越多。这一切证明，塑性成形技术是一种充满活力和前途宽广的加工技术，它的水平正不断提高，它的作用也不断延伸。所以，现在的飞机、汽车、轮船、大型发电设备和化工容器以及军工领域的许多大型的重要零件，甚至仪器仪表中的一些小零件，不少都可以用这种方法制造出来的。在现代社会里，它仍然是人们赖以生产千万种金属制品的最重要的工艺之一，不论是在单件生产的手工锻造和机械压力机的精密锻造，还是在用于像汽车锻件那样大批大量生产的锻造自动线上，它都将继续作为人类获得金属零件的重要生产手段。人们为提高锻件的质量、降低成本、提高生产效率和自动化水平进行了长时间的不懈努力。几千年来标志锻造技术进步的最重要目标是使锻件尽可能地接近最终使用的形状并且最大限度地减少后续加工。这不仅能节约原材料、节约后续加工时间和提高生产效率，同时提高了零件的一致性，从而提高了产品的质量和可靠性。金属挤压成型技术做为金属塑性成形的四大技术之一，有其独特的优点：（1）三向压应力状态，能充分提高金属坯料塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。（2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。（3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9，表面粗糙度为Ra3.2～0.4μm。（4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断，从而提高了金属的力学性能。（5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化。鉴于金属挤压成型技术比其他塑性成型技术有如此多的优点，有必要对其进行研究。综上，开展轻质高强合金（以镁合金、铝合金、钛合金及其复合材料）的挤压成型技术研究对机械装备的轻量化具有重要意义。挤压线基本情况本挤压线设置在山东临沂，拥有齐全的挤压及配套设备，包括挤压机主机，挤压机辅机，热处理设备等。挤压机主机本挤压机是由佛山市南海区明晟机械制造有限公司制造的，638T，左方向，一些主要的参数如下：1.坯料棒尺寸：外径（标准）φ90mm（挤压筒内径φ94mm）长度（最大）500mm机器外型尺寸(7500×2800×3300)2.挤压机能力（最大）工作压力210-250kg/cm²总挤压力638-760T主缸缸径φ580mm副缸缸径φ160/φ120×2行程1100mm3.挤压筒挤压筒规格φ450x525mm外套φ450x500mm内衬φ200/φ94x525mm挤压筒缸φ160/φ90×2行程280mm锁紧力150kg/cm²46T打开力120kg/cm²30T4.速度（最大）活动横梁快速前进350mm/秒挤压0—9.1mm/s活动横梁返回250mm/s挤压筒关闭200mm/s挤压筒打开150mm/s主剪下降320mm/s主剪回升480mm/s该挤压机的上位机控制系统能对执行机构的行程、速度、压力等控制参数进行设定及实时显示，对设备状态（包括故障显示和检测，极限参数报警）进行监控，液压及气动回路仿真显示；对工艺参数包括坯料材质、成形断面图形、挤压比、挤压速度、加热温度的设定和送入，将工艺参数自动生成控制参数并进行相应的控制、查询、记录；将合同、定单信息生成相应的工艺及控制信息；对控制、工艺、生产数据库中的数据进行处理，实现报表生成、输出和打印；并带有监视探头，对生产过程中挤压机各部位动作进行监视，并实现远程控制。本挤压机最大的优势是对挤压速度和挤压温度能够有效的控制。配装恒速挤压系统（通过电液伺服阀、位移传感器和PLC控制，达到在挤压过程中实际速度与设定速度相符，确保挤出制品性能均匀。）挤压速度可以通过在操作屏上的预设定装置来从零无级调速至最大的速度值。在自动循环中，挤压速度可以进行程序控制，能够确定填充速度，挤压速度和减速比值。在挤压筒中的加热器配有热电偶，根据热电偶的信号，往加热中输入电能，而温度则是由一个温度各显示的综合装置来控制，加热精度±5℃。挤压机辅机挤压线的辅机是由无锡阿尔文机械制造有限公司生产制造的，包括出料台、冷床，牵引机等设备。其中初出台长7m，宽500mm，配高温毛毡滚；冷却装置1台鼓风机（4kw）下风道：4台鸭嘴风机（0.55kw）风量：5000m³/h；滑出台、取料-冷却台、过桥(调直台）长均为14m，均配有480℃耐高温毛毡滚筒；储料台长11m，配有480℃耐高温毛毡滚筒；锯料台（附定尺台)长14m，配有180℃耐热毛毡滚筒；另有成品锯床，锯切行程：355mm，拉直机（拉力：10T）。牵引机的牵引力度：（可调）0-100kg；牵引速度：利用牵引力与挤压速度同步（最快回程速度3m/s）；回程速度：（可调）0-200m/min；并配有自动中断锯。由上可知，挤压机辅机满足轻质合金挤压过程中的基本需求。热处理设备热处理设备主要有三种：坯料加热炉、模具加热炉、时效炉。三种设备均是由淄博明鸿电炉有限公司生产制造的。坯料加热炉坯料加热炉是轻质合金在进行挤压加工前将坯料加热到一定温度区间的加热装置。加热炉由炉体、炉门机构、加热装置、电气控制系统等组成。在进行挤压前，把坯料加热到预定的温度。其主要参数如下：额定功率：12kw-15kw可调最高使用温度：600℃工作温度：350~400℃工作区炉温均匀性：≤±5℃控温精度：≤±1℃额定电压：380V工作尺寸：500mm×500mm×300mm(长×宽×高)加热元件电阻丝组合式加热元件接法：星接Y升温时间：40分钟升温至400℃（可调节）控温方式：智能温控，0.3级多工艺温控仪模块可控硅零触发温控模具加热炉模具加热炉是在挤压前将模具加热到一定温度的加热装置。加热炉由炉体、炉门机构、加热装置、电气控制系统等组成。在进行挤压前把模具加热到预定的温度。其主要参数如下：额定功率：12kw-15kw可调最高使用温度：600℃工作温度：350~400℃工作区炉温均匀性：≤±5℃控温精度：≤±1℃额定电压：380V工作尺寸：500mm×500mm×300mm(长×宽×高)加热元件电阻丝组合式加热元件接法：星接Y升温时间：40分钟升温至400℃（可调节）控温方式：智能温控，0.3级多工艺温控仪模块可控硅零触发温控时效炉时效炉可以对挤压前后的轻质合金进行热处理的加热装置，在挤压前坯料经过时效炉进行退火处理，可对坯料进行均匀化处理，改善挤压前的组织；在挤压后，把挤压得到的型材经过固溶和时效处理，使挤压后的材料达一定的强度，提高其力学性能。该时效炉由炉体、炉门机构、台车传动机构、台车、炉子密封、加热装置、电气控制系统等组成。炉体由足够强度的钢结构炉壳、外用钢板做外层保护、内用2.0mm不锈板做内炉墙体、两层中间由耐火纤维做合理厚度的保温、内墙和风道空间根据每台设备的不同设计合理的宽度、由2.0mm不锈钢板做成、3台足够风力的内循环风机按装在炉的顶部、确保炉内温度均匀无误差、注：风叶、风机轴全不锈钢制作。炉子的密封：炉底侧面密封装置用锥形软密封自动方式加间节阻挡式密封，炉门的密封采用侧开式、炉门四周由40×40高温石棉绳做密封、炉子的密封对热处理工艺具有重要的作用。台车行走方式：链条牵引式全自动进出。温控系统具有电流显示，自动升温、自动控温、温度测量与控制、过载保护、台车驱动、超温警报、断偶报警、恒温定时报警。其主要参数如下：额定功率：36kw-60kw可调最高使用温度：600℃工作温度：350~400℃工作区炉温均匀性：≤±5℃控温精度：≤±1℃额定电压：380V相数：3相工作尺寸：4200mm×500mm×300mm(长×宽×高)加热元件：远红外辐射加热管加热元件接法：星接Y加热区：3区升温时间：40分钟升温至400℃（可调节）控温方式：智能温控，0.3级多工艺温控仪模块可控硅零触发温控综上，本挤压线的设备齐全，为轻质合金的挤压成型研究提供了较为有利的条件。挤压参数整理具体挤压参数的整理，见挤压参数.xls挤压模拟有限元法是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片地表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值的插值函数来表达。有限元法和其他塑性加工模拟方法相比（如有限体积法、有限差分法等），具有功能强、精度高、解决问题的范围最广等优点。它可以采用不同形状、不同大小和不同类型的单元离散任意形状的变形体，适用于任意速度边界条件，可以很方便地处理模具形状、工件和模具之间的摩擦、材料的硬化效应、速度敏感性以及温度等多种工艺因素对塑性加工过程的影响，能够模拟整个金属成形过程的流动规律，获得变形过程任意时刻的力学信息和流动信息，如应力场、速度场、温度场以及预测缺陷的形成和扩散。挤压作为金属塑性成形技术中的一种，在成形过程中伴随着很复杂的塑性变形，既存在几何非线性（如应变与位移之间的非线性）特征，又有物理非线性（如应力和应变之间的非线性）特征，加之初始边值条件的复杂性及数学处理上的难度，因而长期以来人们只能通过采用简化、假设和利用实验、经验数据以及图解、模型等方法，在回避这些难点才能分析挤压成形问题。传统解决挤压问题的方法有主应力法、滑移线法、功平衡法及上限法等。在1960年，Clough首先引用了“有限单元”这一术语。它的本质思想是：当在全域内求解描述力学场的微分方程的原函数困难时，则用有限个单元将求解域离散化；在单元内假设满足边界条件的原函数，并考虑单元之间的联系最终求得全域的解。用有限元法来求解挤压成形问题的优点是：1．能提供丰富的单元类型，从而具有很高的边界拟合精度；2．能够较全面地考虑多种因素对成形过程的影响，如温度、摩擦润滑条件、材料特性、变形速度以及模具的几何形状等；3．能够在假设条件较少的前提下提供详细的变形力学信息，如应力、应变、和温度场的分布，金属的塑性流动规律，成形载荷等力能参数，由此可以进行工艺的控制与优化。但是，有限元法计算量大，计算时间长。随着计算机技术的发展，尤其是计算机图形学技术的成熟，这个问题得到了很好的解决，出现了计算机图形学、有限元法及成形工艺学有机结合的产物——计算机辅助工程CAE技术。CAE有三个主要的阶段，分别是前处理过程，有限元分析和后处理过程。前处理主要是剖分分析对象的有限元网格与生成数据。有限元分析主要是对有限元模型进行单元分析，有限元方程的总体组装，有限元方程的求解以及获得计算结果等。后处理是对有限元分析结果进行用户所需要求的加工和检查，并以图形形式将结果提供给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。（一）DEFORM软件介绍DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关的各种成形工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员：①设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本：②提高工模具设计效率，降低生产和材料成本；③缩短新产品的研究开发周期。DEFORM不同于一般的有限元程序，它是专门为金属成形而设计的。它具有非常友好的图形用户界面，可帮助用户很方便的进行准备数据和成形分析。这样，工程师们便可把精力主要集中在工艺分析上，而不是去学习烦琐的计算机系统。DEFORM专为大变形问题设计了一个全自动、优化网格在划分系统。在有限元模拟过程中需要对一些具体的实验参数进行分析比较，并且确定其最终的计算参数。这个过程包括前处理过程、运算中参数调整过程和后处理过程。1、前处理过程在计算机对模型挤压变形过程进行分析计算前，需要将模型导入到计算机中并且设定初始的条件参数，这个过程称为前处理过程。(1)模型的预处理设定预处理设定主要有材料参数设定、工具和坯料模型导入与装配，网格划分、运动设立、特性（Property）设置等操作步骤。其中重点是针对挤压过程中金属发生塑性变形的流动性，对模型网格化处理。为了保证计算精度要将变形剧烈部位的网格进行细分，采取局部网格化处理。网格化处理时，一般选择网格单元数在8000-20000之间，不能太多也不能太少。如果网格划分太密的话，由于计算机处理数据的能力有限，将会导致计算不下去或者是计算速度十分缓慢，影响了工作的速度；如果网格划分的太少，对计算的精度产生了大的影响，不能达到模拟的效果。当然，在网格划分的时候，要通过具体情况而定。工具和坯料模型的装配，是将网格模型在DEFORM软件中进行实体间的定位。最后，将模型生成可执行的数据库文件*.DB。(2)边值条件的设定根据软件的要求和模拟实验的目的，需要设置模拟过程的具体边界条件，有时还要通过有效的测试手段来验证边界条件设置的准确性。将边界条件输入到DEFORM软件中，为实验正确模拟运行创造条件。2、运算中参数调整过程在计算机运行过程中，对发现的问题进行判断并且修正其错误原因，及时调整参数使其重新正确运行的过程，称为运算中参数调整过程。这一过程用来时时检查计算，防止程序在错误的基础上继续运行，从而避免了时间的浪费，提高了运算的效率。在这个过程中，要调整的参数主要有网格、刚性面、传热面等。其中关键的步骤是网格的重新划分，因为许多问题往往是在网格划分的时候产生的，这就需要在产生错误的步骤或者是前面的步骤对网格进行重新调整，加大或者减小局部网格，然后重新加载程序，观察其运行过程，这样反复调整直至运算正确为止。在运行过程中有时候也需要对刚性面加以调整，一旦刚性面与坯料相脱离可能会导致工件往外挤出而不是沿着速度方向挤出的，模拟的结果就会不准确。纠正的办法就是在检查过程中不断的调整刚性面，使它始终保持与工件的接触。传热面的变形也会导致模拟过程的失败，传热面有时候会延伸到整个工件表面，这样使得原来的非传热面也变成了传热面，不同于实际的过程，显然模拟的结果也是不准确的。这就需要实验人员对传热面进行检查，发现问题就调整网格，确保模拟的真实性。总之，在计算机程序运行的过程中，不可能总是连续准确无误地进行的，或多或少地在运行中会出现一些问题，实验操作人员只有经常保持对程序的检查，及时调整，才能使模拟计算能够正确的运行下去。3、后处理过程在计算机模拟运行结束后对数据进行分析整理，并且用较直观的方法输出数据的过程，称为后处理过程。后处理的目的是讨论、分析模拟运算结果，并把模拟结果用于指导实际挤压工作，为实际挤压过程提供有意义的工艺参数。后处理过程主要工作有模拟结果提取与分析，把模拟结果用数值表、等效图等直观的图表形式表示出来。本次模拟实验后处理整理主要包括：加载在挤压垫与挤压模具上的挤压力随时间或位移在Z方向上的变化关系；工件挤压温度的化；工件的应力(或等效应力)、等效应变速率和等效应变的分布；离模口5mm处沿ＸＹ平面切开工件观察定径带温度、应力、应变等参数的分布情况；记录挤出工件200mm处的温度变化情况等。后处理数据是反映挤压过程材料变化的计算参量，后处理数据是通过对软件后处理操作加工制作、整理出来的，它反映了模拟实验人员对挤压过程的认识与实验需求，因而要认真记录、整理和保存，防止丢失。合金的模拟情况镁合金AZ31马茹，王守仁等，通过对镁合金AZ31镁合金棒材挤压过程的三维有限元分析中发现，在直径40mm的AZ31镁合金棒料的挤压过程中，棒料的温度按一定规律变化，初始阶段，热流量呈负值且基本保持不变，进入基本挤压阶段后，热流量急剧上升直至处于较稳定的波动状态，随挤压速度升高，棒料的温升程度增大。在直径40mm的AZ31镁合金棒料挤压过程中，其等效应力和应变值较高点均集中在棒料锥形部分的变形区，随挤压速度增加，棒料的等效应力和等效应变值均呈先增大后减小的趋势。由棒料的等效应力和应变分布规律，确定直径为40mm的AZ31镁合金棒料的最佳挤压工艺参数:挤压比为25，棒料挤压温度为350℃，挤压速度为4.5mm/s。李琳琳，张治永等，发现变形主要限于挤压筒内壁与凹模模孔区域,并且随着挤压过程的进行其应力分布增大,等效应变值也增大。这部分金属受穿孔针轴向力和凹模径向力的共同作用,发生轴向应变和径向应变,而越靠近心部变形量越小,这因为心部金属主要受穿孔针轴向挤压力作用,径向几乎不发生变形。随着挤压过程的进行,当金属开始流过凹模圆角时,金属流动速度达到最大,而后流速趋于平稳。凹模圆角与坯料间的相对滑动较大,产生的摩擦热使温度升高,凹模角部较其他部分更容易变形与磨损。同时,挤压针由于与坯料接触收到坯料对它的前拽力作用,也容易磨损甚至拉裂,因此要充分考虑挤压针的润滑,减小摩擦,以免制件内外流动过于不均匀,导致制品产生拉裂。随着坯料温度的增加,变形抗力减小,变形抗力的峰值减小,稳定阶段挤压力随之减小;同时在金属流入凹模模孔瞬间挤压力几乎达到峰值,随着凸模行程的增加挤压力逐步减小,这是因为,在挤压凹模锥体填充结束时,金属的流动性质改变,导致变形区体积减小,坯料与挤压筒接触面积变小,摩擦力减小,从而导致挤压力的减小,另外,还由于变形区金属的过热,也导致挤压力降低。因此,采取等温挤压选用较低的变形速度,使坯料各部分温度尽量均匀,这样,对于获得形状与尺寸精确、组织性能沿断面和长度方向均匀一致的管材,提高成品率与挤压生产效率均具有十分重要的意义。凹模锥角对AZ31镁合金管材挤压的影响在挤压过程中,凹模锥角对挤压力及成形出管材工艺及质量都有一定的影响。靠近凹模锥形部位变形剧烈,是主要受力区,锥形部位是裂纹生成、扩展的主要危险区。但根据实践证明,锥形模的锥角在25°～30°时可得到比较均匀的金属流动和较小的挤压力。镁合金AZ91陈永哲,柴跃生等，通过对AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究表明，AZ91D镁合金在高温变形时的流变应力取决于变形温度和变形速率。应变速率一定时,随变形温度的升高而降低;温度一定时,流变应力随着应变速率的升高而增大。挤压变形过程中挤压力在坯料未充满凹模型腔时逐渐增大,当坯料流出凹模一段时挤压力达到峰值,在此后的稳态阶段,挤压力缓慢减小。在AZ91D镁合金棒材的挤压过程中,当挤压温度不变时,挤压力随着变形速度的增大而增大;当挤出速度不变时,最大挤压力随着变形温度的升高明显减小,其等效应变的分布也趋于均匀化。因此拟采用适中的挤出速度12.5mm/s和变形温度400℃。李彩杰等研究表明反向温度场挤压模拟中，在缩挤部位材料的晶粒尺寸最小，表明材料在变形过程中由于动态再结晶的作用，镁合金材料的晶粒尺寸急剧减小，当材料进入定径阶段时，由于材料温度仍然较高，晶粒开始长大，最后通过控制热传递使材料达到室温时晶粒尺寸达到稳定状态。模具与坯料温度差为100℃，挤压比为9:1时，模具的温度补偿效果最好，得到的工件组织最均匀。为得到细晶组织，反向温度场挤压坯料温度不应超过350℃。成形载荷随着温度的升高和挤压比的减小而降低。模具温度和坯料温度分别为350℃和300℃时，成形力最高可达到670kN；模具温度和坯料温度分别为400℃和300℃时，成形力分别为550kN(9:1)和500kN(4:1)；当挤压比为4:1，模具温度和坯料温度分别为500℃和400℃时，成形力降低到250kN左右。热挤压过程中,表层组织变形较大,通过观察试件微观组织可以看到，条带状Mg基体晶粒已经破碎并形成大角度晶界的等轴晶，晶粒得到了细化，棒材心部变形量相对较小，塑性变形通过晶界滑动、转动以及滑移系的滑移而发生塑性变形。通过反向温度场调节坯料温度，可以减轻因表层和心部变形量不同而引起的组织差异。反向温度场挤压模具与坯料温度差为100℃时成形试件组织均匀。在挤压比为9:1，模具温度和坯料温度分别为400℃和300℃时，挤压后试件组织均匀，获得了8μm左右的等轴晶。实验结果与前面的模拟结果基本相似，说明前面模拟较为准确地反映了反向温度场挤压过程的微观组织演变规律。位于Mg基体晶界网状分布的Mg17Al12相经过热挤压已经破碎，以条带状或团状分布在Mg基体上，模具温度低于350℃时，Mg17Al12相多以条带状沿变形方向分布且数量较多；高于350℃时，Mg17Al12相明显减少，以团状分布于再结晶晶粒晶界处，由于其bcc结构的晶格结构一定程度上辅助了Mg基体的变形；模具温度为500℃时，Mg17Al12相有熔化的迹象，故AZ91D镁合金挤压模具温度不宜高于450℃。铝合金2024刘越,邵军超等对2024铝合金热挤压过程有限元模拟与分析，结果表明该坯料在挤压比为30∶1、挤压温度为400～450℃、挤压速度为0.1～1.0mm/s、挤压载荷为4.0×106～5.0×106N之间能够顺利挤出表面无缺陷的复合材料棒材。最后通过在700t水压机上采用相同工艺挤出高质量的复合材料棒材验证该工艺的可行性。2024铝合金的平模热挤压过程分为填充挤压、强化挤压和平流挤压3个阶段,由于在强化挤压阶段在凹模出口处会形成应力集中区,挤压载荷会迅速大幅度增加,同时塑性变形功转化为热能使得该区域温度上升。铝合金7A04宁艳玲等通过对铝合金7A04进行有限元模拟，结果表明对不同侧向挤压速度时上凸模载荷一行程曲线图、变形均匀性一速度图、纵向挤压速度V1=10mm/s时侧凸模载荷一行程曲线图以及不同步长下的金属流动速度矢量图进行分析，得到上凸模挤压力的变化趋势是一致的，都是在上凸模向下加载35mm时挤压力缓慢上升，随后上升趋势加快，同时当上凸模挤压速度取最大值(V1=13mm/s)时，上凸模挤压力极值也是最大的，是不可取的;当V2=24mm/s并且V1=8~12mm/s，或者V1=10mm/s并且V2=22~25mm/s时，等效应变增大幅度很大，坯料变形极不均匀，是不可取的;综合考虑生产效率的问题，当上凸模挤压速度为l0mm/s时，侧凸模挤压速度为15~18mm/s;多向顺序加载方式成形时的金属流动方式比较复杂。通过对加载速度矢量图的分析，可知开始金属主要成形两边肋板和两个筒，是正挤压，后来是四个凹槽角的充填阶段，是反挤压。当对不同温度下的成形过程进行分析，得出在360℃至390℃间随挤压温度的增大，最大等效应变明显增大，变形极不均匀;在390℃至450℃间随着变形温度的升高，工件内的大变形区和小变形区域均减小，工件的变形分布整体趋于均匀;在450℃至480℃间工件等效应变差值很小，在此区间温度对变形均匀性的影响很小。变形温度对上模的变形力的影响不是很明显，但对侧凸模变形力的影响很大，随挤压温度的升高，挤压力明显降低，从而确定挤压为温度为480℃。建议（一）有关挤压参数的设定（通过对挤压参数整理所得）1.镁合金AZ31B挤压参数的设置（1）坯料均匀化处理：400℃保温16h空冷（或410℃保温12h空冷）（2）挤压温度：320℃、350℃、380℃、400℃（可挤温度区间：250℃~450℃， 最佳热挤压温度区间：370℃~380℃；挤压前坯料在该挤压温度保温时间 t=(1.5+0.01*(d-50))*dmin本挤压机坯料直径均为90mm，故保温时间3h； 模具加热温度比坯料低20℃。）（3）挤压比：本挤压机确定挤压3种挤压比：31.64（直径16mm棒材A）、56.25 （外径20mm，内径16mm管材B）、28.40（外边长30mm，内边长26mm 方管C）。（4）挤压速度：棒材A3mm/s，管材B1mm/s，管材C1mm/s（坯料从模孔流出 的速度区间在4.5m/min～12m/min，挤压比为12.9速度区间在 5.78~15.43mm/s，挤压比为36速度区间在2.0mm/s~5.56mm/s，挤压比为46.28 速度区间在1.