铝合金压铸工艺过程中金属流动行为的变形分区

许多因素可能会影响到金属的流动，其中模具结构与金属流动是密切相关的。

模袋设计参数分析表明，不同的角度和模腔的偏移对金属流动影响较大，而后者往往造成产品的挤压弯曲−。

等人发现可以通过采用个较小的锥形来降低应变分布和双剪切挤压过程中死区产生的不均匀性。

发现，如果不纠正或适当调整模具轴承，该产品可能被扭曲和变形。

有限元方法可用于模具优化设计，以及有效控制金属流动的均匀性，金属很容易被挤压，挤压力也可以大大降低。

许多对模具优化设计的研究工作已经完成，但其中大多数是为避免些挤压缺陷而设计的。

通过采用有限元方法可以使复杂的模具结构优化，但很难将它应用到实际生产。

对于上述缺点，从挤压模具的设计与导流角来看可以提高挤压过程中金属的流动性。

导流角是指传统的模具项圆角不同。

虽然引入过渡角可以提高产品质量，难以根本改善金属的流动以及避免缺陷经过导流角之后，在挤压变形区金属具有两次较低挤压比，极大地改变了死在腔里的金属流动，影响挤压缺陷。

因此，在这项工作中，数值模拟挤压和无导流角会影响金属流动的角度，还必须比较分析模拟与实验的结果。

模拟条件模具结构直接热挤压被视为典范。

有无导流角模具结构如图所示。

导流角可以在定范围内变化，˚只没有导流角的情况。

有限元模式的是用来模拟挤压过程。

由于对称的特点，选择了如图所示的在轴对称模型仿真。

在径向约束的对称平面上，使正常的变形零叠加。

图图中模具结构没有导流角和有导流角图在挤压工艺条件下有限元模型没有导流角和有导流角在实验中应用铝合金坯。

坯料直径为毫米，高度毫米。

模拟实验的几何和材料参数均相同。

在这项工作中，模拟进行挤压过程，采用刚塑性有限元模型。

冲床，容器和模具被视为刚体。

该冲压速度为毫米秒的时间增量为秒摩擦系数为等温挤压温度为，挤压比为。

分别进行的数值模拟为˚，˚，˚，˚，˚。

结果表明，挤压负荷是在˚最低。

因此，选中的冲模。

金属流动的模拟稳定阶段从网格变形可以看出，在这个区域的电网在冲模腔内为平行四边形。

这表明，变形和金属流动很均匀。

因此，很容易生成没有死区的冲模腔。

图显示了在模具底部有和没有导流角的流场可以看出，从图，如果没有导流角，在模底有个明显的金属流接口。

冲模腔内有部分金属流动向内部其他方向流动形成死区。

有导流角的情况如图所示，冲模腔内的金属流向均匀，在塑性变形区形成没有速度的接口。

金属的放射状流动没有大角度转向，这不但会降低湍流流线，死区和重叠，而且提高挤出模具腔的产品质量。

图中在模具的底部的流场无导流角有导流角关于出境断面有无导流角的轴向应力对比如图所示。

轴和表面的压应力和拉应力分别是金属在有无导流角的情况下的挤压产生的。

随着从轴的距离的增加，轴向应力由压应力转变为拉应力。

压应力和拉应力大致相等，这将导致微观结构和性能的非均匀性。

润滑条件不是很好时额外的压力急剧增大，并导致表面裂缝。

有导流角后，轴向拉应力从小降至，沿径向方向的轴向应力分布的变化如图。

无导流角的径向应力分布如图，从轴轴向应力状态为压应力，随着距离的增加表面变成拉应力。

有导流角后，在模具出口径向应力变为压应力，径向应力和压应力几乎相等。

最后阶段在挤压膨化过程的最后阶段，缩孔是种常见的缺陷。

在毫米打孔的等效应变分布比较如图所示图轴向应力分布和径向应力图在挤压等效应变分布的最后阶段条件下的无导流角和有导流角。

非均匀变形和流动过程中没有明显的挤压，如在图所示。

在最后阶段的挤压缩孔中，与外面的金属相比，内部金属变形和流动加快。

这将导致金属外面没有填补时间。

有导流角后显示如图，靠近轴之间的金属和在个小模具更换底部平均应变的差异，以及在变形区金属流动均匀。

形变分区从电网中的变形应力分布可以得到数值模拟软件，该软件可以方便的进行进步分析后处理模块。

形变方法的划分在些地区的钢坯不能满足金属塑性变形和塑性变形的条件，在挤压时不能发生因摩擦。

为方便起见，冯屈服准则可描述其中的是偏应力第二不变量，强度是工件，这是个恒定价值流的压力。

的使用不变，应力场有无导流角的角度划分可以显示在图。

在标有阴影的区域发生塑性变形。

图刚性和塑性区没有导流角和有导流角。

图表明，没有导流角，工件在容器的上部和容器的右下角的区域并未塑性变形。

图所示，有导流角挤压时会有较大的塑性区，但没有死区。

因此，可以认为，导流角增加了金属塑性变形的容器底部角落区域。

变形的类型洛德的参数是用来表示定期压力的情况，因为它可以反映第二主应力的相对大小，而且也与应变状态类型相对表示拉伸应变状态，表示平面应变状态，指压应变状态。

也就是说，应变状态的类型和复杂程度可以由洛德的−，−−−−，−系数确定。

通过洛德的系数分析，可以采取些措施在改变压力的情况下，然后更改的塑性变形条件，提高钢坯的成形性能。

以刚塑性分工为基础，该地区在塑料挤出过程中材料变形可利用洛德的系数视觉展示，如在图所示的不同类型。

图部洛德的系数条件下，没有导流角和有导流角从图可以看出，如果没有导流角，洛德在附近的模具地区最系数为负，即在材料拉伸应变。

所在地区的洛德系数为零属于平面应变，而在集装箱角落，洛德的系数为正，即应变压缩。

主动摩擦挤压时，塑性区中的拉伸应变是无处不在的，如在图所示。

因此，相对于无导流角的挤压，在容器中金属的流动更加均匀。

实验在最后阶段的金属挤压流线的比较图所示。

流线在最后阶段的常规挤压不均匀。

在挤压过程中它的弯曲角多在底模，这表明硬盘严重变形面积增加。

在金属轴快流时轴附近的速度会大大不同，往往导致缩孔，在图所示。

图金属流线在上节最后阶段的挤压条件下的无导流角和有导流角从图所示的流线可以看出，在挤压与导角的最后阶段，部分金属流线均匀且几乎平行于轴。

在模具底部金属流线稍微弯曲。

相对于传统的挤压，在容器中金属的流动更加均匀。

缩孔减少，产品质量明显提高。

结论当使用导流角时，附近的轴拉应力变化。

对较高流动速度的金属轴其压应力，缩孔及轴向应力状态降低。

在模具出口使用导流角降低了轴向应力，流速不均匀性明显降低，由金属流动不均匀造成的扭曲现象减少。

因此，表面引起的附加应力裂缝是可以避免的。

结果表明，在金属挤压与导流角的变形区，金属死区完全消失，在塑性变形区，改变了金属三种类型类型的变形均匀性，很大的提高了金属的流动性，提高了质量。

参考文献−，−−，−−−，