QForm-extrusion铝型材挤压工艺模拟.ppt

,铝型材挤压工艺的模拟,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？,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 录,一、基本介绍,二、实验验证,三、工业应用,四、工作带设计修改,五、耦合模具变形分析,六、结论,软件支持语言,:,英语 德语,俄语 西班牙语,意大利语,中文,波兰语 土耳其语,QuantorForm Ltd.,成立于,1991,目前客户遍及在,35,个国家和地区,Moscow development team,December 2011,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,Q,Form,3D,QForm-Extrusion2006,年开发,用于辅助模具设计制造和型材挤压生产,主要目标,:,采用最先进的理论技术,模拟真实复杂型材,提供真实可靠地结果,程序在工业中易于使用,拉格朗日模型,使用拉格朗日模型在,QForm7,中模拟挤压过程,QForm-Extrusion,基于拉格朗日,-,欧拉混合方法,QForm Extrusion,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,-,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、空心铝型材模拟区域,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,薄壁铝型材的粘性层,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,S.Abtahi(*),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,国际公开会议,-,算例测试,:,2005,苏黎世 瑞士,2007,博洛尼亚 意大利,2009,多特蒙德 德国,2011,博洛尼亚 意大利,模型的实验验证,下一届会议,2013,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.,2007,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,焊合线位置,ICEB 2011 benchmark test,焊合线位置,ICEB 201,1,benchmark test,Experimental data by,Alessandro Selvaggio,Antonio Segatori,Ahmet Guzel,Lorenzo Donati,Luca Tomesani,A.Erman Tekkaya,Extrusion Benchmark 2011,p.9,Fig 11.,实验结果,QForm-Extrusion,模拟,2011,年算例：焊合线位置,用户的工业应用,工业测试,(,Ekstek-Nord,Russia-Turkey),实验结果，料头照片,模拟结果,材料刚刚挤出,;,材料挤出一段时间后,型材横截面,模拟域,工业测试,(,Ekstek-Nord,Russia-Turkey),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，中间的部分速度为零,模拟域,焊合线位置用双线标记,型材横截面上标记焊合线位置,1,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,箭头显示焊合线的位置,连续挤压工艺中的横向焊合区域,型材形状,2,2),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,944mm,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,程序工作流程,:,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,由于工作带的设计，导致材料在拐角处的流动速度缓慢，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,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,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,耦合模具变形分析,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,DIE:diameter 254 mm,height 150 mm,BACKER:,254 mm,height 40 mm,BOLSTER:,270 mm,height 80 mm,SUB-BOLSTER,380 mm,height 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,.,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,.,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,型材模具,导入几何,模具组合体模型,使用刚性模具模拟结果,与实际比较,模具变形,挤出方向,正值代表导流角,弹性变形以后工作带的角度（分，角度）,负值代表阻碍角,耦合模具变形后的材料流动模拟,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,QForm-Extrusion,型材挤压模块,使用,了拉格朗日,-,欧拉混合方法，,可以快速精确模拟挤出速度，应力，应变，焊合线位置等,。,铝型材挤压模型需要考虑复杂的摩擦,条件,。,对于薄壁复杂铝型材来讲，模拟必须要考虑模具的变形，对材料流动的影响非常大,。,模具内部温度分布可能影响材料流动，温度耦合计算可以得到模具的温度场分布,友好易用的,数值模拟软件对于薄壁型材的工业,实际,应用和,理论,研究都是一个理想的工具。,