材料成型及控制工程ppt答辩.ppt
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：120201022,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,辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,2.实验所要研究的问题 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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20X,3.挤压设备 辽宁工业大学,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650mm750mm。,3.挤压缺陷研究所用模具 辽宁工业大学,挤压模具如图所示：,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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：挤压力的影响凸模下行速度的影响模具对中性的影响润滑剂的影响挤压件压余的影响工作带长度的影响金属流动性的影响,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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。,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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b,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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。,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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 b,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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b,4.挤压缺陷研究及结果分析 辽宁工业大学,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7MP,5.Deform数值模拟分析 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,网格划分如图,图a 网格划分图,5.Deform数值模拟分析 辽宁工业大学,Flow net 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,5.Deform数值模拟分析 辽宁工业大学,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.Deform数值模拟分析 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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 辽宁工业大学,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，形成划伤。,图a 冷挤压-压力9MP-表面未处理-R1圆角,大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢张广安老师。最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。,7.致谢 辽宁工业大学,
