材料成型及控制工程ppt答辯

1、logo指指導(dǎo)教師導(dǎo)教師：張張廣安廣安論論文文題題目目：n班班級(jí)級(jí)：材成：材成121n學(xué)學(xué)生：郭生：郭慶慶放放n學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：120201022從以下幾個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)的理論與實(shí)際意義實(shí)驗(yàn)所要研究的問(wèn)題擠壓設(shè)備及擠壓模具擠壓缺陷研究及結(jié)果分析deform數(shù)值模擬分析結(jié)論n實(shí)驗(yàn)理論：鋁筒擠壓是利用模具成型工藝，在壓力機(jī)作用下而形成的與模具形狀尺寸相同，并滿足所需性能的工藝。n實(shí)驗(yàn)意義：有效減少或消除擠壓型材的表面缺陷，對(duì)于提高擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能具有重要的意義。但在生產(chǎn)過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷而使產(chǎn)品質(zhì)量下降，成品率降低，生產(chǎn)成本增加，效益下降最終導(dǎo)致企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力降低。因此，從根源著手

2、解決純鋁筒擠壓型材的缺陷問(wèn)題是企業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要方面，也是提高擠壓件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。1.1.實(shí)驗(yàn)的理論與實(shí)際意義實(shí)驗(yàn)的理論與實(shí)際意義 2.實(shí)驗(yàn)所要研究的問(wèn)題實(shí)驗(yàn)所要研究的問(wèn)題 如圖所示，擠壓制品表面的條狀波紋就是所要研究的問(wèn)題如圖所示，擠壓制品表面的條狀波紋就是所要研究的問(wèn)題2.實(shí)驗(yàn)所要研究的問(wèn)題實(shí)驗(yàn)所要研究的問(wèn)題 u 波狀條紋不同倍數(shù)電鏡顯微組織觀察圖波狀條紋不同倍數(shù)電鏡顯微組織觀察圖圖圖 a 擠壓缺陷光學(xué)顯微組織擠壓缺陷光學(xué)顯微組織 10x 圖圖 b擠壓缺陷光學(xué)顯微組織擠壓缺陷光學(xué)顯微組織20x3.擠壓擠壓設(shè)備設(shè)備 3.擠壓缺陷研究所用模具擠壓缺陷研究所用模具 u 擠壓模具如圖所

3、示：擠壓模具如圖所示：4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作一切完成后，分別針對(duì)鋁合實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作一切完成后，分別針對(duì)鋁合金常見(jiàn)擠壓缺陷產(chǎn)生原因分別從以下幾個(gè)反金常見(jiàn)擠壓缺陷產(chǎn)生原因分別從以下幾個(gè)反方面進(jìn)行了分析：方面進(jìn)行了分析：a) 擠壓力的影響擠壓力的影響b) 凸模下行速度的影響凸模下行速度的影響c) 模具對(duì)中性的影響模具對(duì)中性的影響d) 潤(rùn)滑劑的影響潤(rùn)滑劑的影響e) 擠壓件壓余的影響擠壓件壓余的影響f) 工作帶長(zhǎng)度的影響工作帶長(zhǎng)度的影響g) 金屬流動(dòng)性的影響金屬流動(dòng)性的影響 4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 u a）擠壓力的大小對(duì)）擠壓力的大小對(duì)產(chǎn)生

4、波狀條紋的因素之一，因?yàn)槿绻簤簷C(jī)擠壓力產(chǎn)生波狀條紋的因素之一，因?yàn)槿绻簤簷C(jī)擠壓力太大，凸模下行速度增加，擠壓鋁筒太快，使金屬流動(dòng)不均勻，容易形太大，凸模下行速度增加，擠壓鋁筒太快，使金屬流動(dòng)不均勻，容易形成缺陷。于是進(jìn)行了大量冷擠壓與熱處理后的擠壓件進(jìn)行比較分析。成缺陷。于是進(jìn)行了大量冷擠壓與熱處理后的擠壓件進(jìn)行比較分析。 從圖中可以看出，從圖中可以看出，450處理擠壓坯料后擠壓，得到的擠壓制品表面缺陷處理擠壓坯料后擠壓，得到的擠壓制品表面缺陷依然存在，并且由于熱處理后坯料表面軟化，擠壓制品表面波狀條紋更加依然存在，并且由于熱處理后坯料表面軟化，擠壓制品表面波狀條紋更加明顯，從而排除了力的

5、大小對(duì)條狀波紋產(chǎn)生的影響。明顯，從而排除了力的大小對(duì)條狀波紋產(chǎn)生的影響。 圖 a 冷擠壓-壓力7mp圖 b 450-壓力6mp4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 b)凸模下行速度對(duì)產(chǎn)生波狀條紋的影響。凸模速度下行速度如果太快，擠壓凸模下行速度對(duì)產(chǎn)生波狀條紋的影響。凸模速度下行速度如果太快，擠壓坯料，從而影響擠壓坯料金屬流動(dòng)速度，從而導(dǎo)致金屬不均勻流動(dòng)。坯料，從而影響擠壓坯料金屬流動(dòng)速度，從而導(dǎo)致金屬不均勻流動(dòng)。 圖圖 a 凸模速度改變前凸模速度改變前 圖圖b 凸模速度改變后凸模速度改變后4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 從圖可以看出，從圖可以看出， 凸模下行速度改

6、變前后進(jìn)行比較分析，圖凸模下行速度改變前后進(jìn)行比較分析，圖a波狀條紋清晰可見(jiàn)，圖波狀條紋清晰可見(jiàn)，圖b靠近底部部分條紋也是可以清晰看靠近底部部分條紋也是可以清晰看到，從而可以肯定波狀條紋的產(chǎn)生與凸模運(yùn)動(dòng)速度并沒(méi)有到，從而可以肯定波狀條紋的產(chǎn)生與凸模運(yùn)動(dòng)速度并沒(méi)有關(guān)系。關(guān)系。c）模具對(duì)中性對(duì)波狀條紋的影響）模具對(duì)中性對(duì)波狀條紋的影響 模具如果對(duì)中性不好，擠壓力傾斜，容易導(dǎo)致擠壓制品受模具如果對(duì)中性不好，擠壓力傾斜，容易導(dǎo)致擠壓制品受到破壞，并且擠壓力太大，容易損壞模具。于是矯正凹凸模對(duì)到破壞，并且擠壓力太大，容易損壞模具。于是矯正凹凸模對(duì)中后，開(kāi)始擠壓坯料。如圖，矯正前后的擠壓制品中后，開(kāi)始擠壓

7、坯料。如圖，矯正前后的擠壓制品4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 u 圖圖a 矯正前的擠壓制品，擠壓制品被破壞，但是表面沒(méi)有出矯正前的擠壓制品，擠壓制品被破壞，但是表面沒(méi)有出現(xiàn)波狀條紋，是由于沒(méi)有對(duì)中，側(cè)向力導(dǎo)致一側(cè)金屬流動(dòng)快現(xiàn)波狀條紋，是由于沒(méi)有對(duì)中，側(cè)向力導(dǎo)致一側(cè)金屬流動(dòng)快，從而使波狀條紋出現(xiàn)的位置發(fā)生變化，并且由于擠壓件被，從而使波狀條紋出現(xiàn)的位置發(fā)生變化，并且由于擠壓件被破壞，波狀條紋不容易出現(xiàn)。圖破壞，波狀條紋不容易出現(xiàn)。圖b 條狀波紋不明顯，但是條條狀波紋不明顯，但是條狀波紋依然沒(méi)能消除。狀波紋依然沒(méi)能消除。 圖圖a 圖圖b4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果

8、分析 d)潤(rùn)滑劑的影響潤(rùn)滑劑的影響 以波條紋為分界線，擠壓件表面一側(cè)光亮一側(cè)灰暗，因?yàn)橐圆l紋為分界線，擠壓件表面一側(cè)光亮一側(cè)灰暗，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所用潤(rùn)滑劑是石墨與豬油的混合物，有可能擠壓過(guò)程中實(shí)驗(yàn)所用潤(rùn)滑劑是石墨與豬油的混合物，有可能擠壓過(guò)程中，石墨被擠入擠壓件內(nèi)，從而形成波狀條紋。，石墨被擠入擠壓件內(nèi)，從而形成波狀條紋。 圖a 圖b4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 圖圖a擠壓前坯料未經(jīng)表面處理，擠壓件表面缺陷清晰可見(jiàn)。擠壓前坯料未經(jīng)表面處理，擠壓件表面缺陷清晰可見(jiàn)。圖圖b擠壓前坯料雖然經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑處理，但是缺陷仍然沒(méi)能消除，擠壓前坯料雖然經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑處理，但是缺陷仍然沒(méi)能消除，所以得出缺

9、陷的產(chǎn)生與坯料是否經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑處理無(wú)關(guān)。所以得出缺陷的產(chǎn)生與坯料是否經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑處理無(wú)關(guān)。e）擠壓件壓余的影響）擠壓件壓余的影響 因?yàn)檎D壓生產(chǎn)過(guò)程中，底壁厚不至于太薄，并且擠壓因?yàn)檎D壓生產(chǎn)過(guò)程中，底壁厚不至于太薄，并且擠壓過(guò)后要留有壓余，由于最后留有較厚的壁厚，缺陷便留在底過(guò)后要留有壓余，由于最后留有較厚的壁厚，缺陷便留在底部，部，最后將壓余切去，條狀波紋便可去除。最后將壓余切去，條狀波紋便可去除。 圖圖 a 圖圖 b4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 圖圖a擠壓件底部壁厚比圖擠壓件底部壁厚比圖b壁厚薄，但是通過(guò)比較兩張壁厚薄，但是通過(guò)比較兩張圖片會(huì)發(fā)現(xiàn)圖圖片會(huì)發(fā)現(xiàn)圖a缺陷會(huì)明顯

10、許多，而圖缺陷會(huì)明顯許多，而圖b則不會(huì)很明顯，即則不會(huì)很明顯，即使如此也不能得出缺陷的產(chǎn)生和擠壓壁厚有關(guān)，為了驗(yàn)證使如此也不能得出缺陷的產(chǎn)生和擠壓壁厚有關(guān)，為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，又做了幾組擠壓壁厚比較厚的擠壓件，缺陷并實(shí)驗(yàn)結(jié)果，又做了幾組擠壓壁厚比較厚的擠壓件，缺陷并沒(méi)能消除。沒(méi)能消除。f)工作帶長(zhǎng)度的影響工作帶長(zhǎng)度的影響 因?yàn)橥鼓９ぷ鲙н^(guò)長(zhǎng)容易出現(xiàn)擠壓缺陷，工作帶太長(zhǎng)還對(duì)因?yàn)橥鼓９ぷ鲙н^(guò)長(zhǎng)容易出現(xiàn)擠壓缺陷，工作帶太長(zhǎng)還對(duì)擠壓件摩擦增大，附加拉應(yīng)力增大，從而在制品表面留下擠壓件摩擦增大，附加拉應(yīng)力增大，從而在制品表面留下劃痕。劃痕。4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 圖圖a擠壓帶長(zhǎng)度

11、擠壓帶長(zhǎng)度4mm，圖，圖b擠壓帶長(zhǎng)度擠壓帶長(zhǎng)度1mm，從圖可，從圖可以看出工作帶的長(zhǎng)度對(duì)波狀條紋的產(chǎn)生沒(méi)有影響。以看出工作帶的長(zhǎng)度對(duì)波狀條紋的產(chǎn)生沒(méi)有影響。 圖圖a 圖圖b4.擠壓缺陷研究及結(jié)果分析擠壓缺陷研究及結(jié)果分析 f)金屬流動(dòng)性的影響金屬流動(dòng)性的影響 因?yàn)閿D壓壁厚太薄，擠壓進(jìn)入彈性區(qū)（塑性區(qū)金屬流因?yàn)閿D壓壁厚太薄，擠壓進(jìn)入彈性區(qū)（塑性區(qū)金屬流動(dòng)性好），金屬流動(dòng)性差，金屬流動(dòng)不均勻，金屬補(bǔ)充不動(dòng)性好），金屬流動(dòng)性差，金屬流動(dòng)不均勻，金屬補(bǔ)充不足，容易形成缺陷。于是給凸模倒圓角，盡可能使金屬均足，容易形成缺陷。于是給凸模倒圓角，盡可能使金屬均勻流動(dòng)。從圖中可以看出，缺陷消失，擠壓件表面光滑

12、。勻流動(dòng)。從圖中可以看出，缺陷消失，擠壓件表面光滑。因此波狀條紋的產(chǎn)生與金屬流動(dòng)有關(guān)。因此波狀條紋的產(chǎn)生與金屬流動(dòng)有關(guān)。 圖a冷擠壓-r2圓角-壓力7mp5.deform數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析 為了驗(yàn)證金屬流動(dòng)性與條狀波紋之間的關(guān)系，又進(jìn)行為了驗(yàn)證金屬流動(dòng)性與條狀波紋之間的關(guān)系，又進(jìn)行了了deform數(shù)值模擬，如圖三維建模數(shù)值模擬，如圖三維建模 圖a 擠壓模具三維視圖5.deform數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析 網(wǎng)格劃分如圖網(wǎng)格劃分如圖 圖a 網(wǎng)格劃分圖5.deform數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析 flow net 模擬金屬流動(dòng)，可以清楚看到，隨著凸模模擬金屬流動(dòng)，可以清楚看到，隨著凸模下行，底部金

13、屬變形最大下行，底部金屬變形最大 圖a flow net 擠壓件成型金屬流動(dòng)情況 反擠壓結(jié)束 原始坯料 反擠壓初期5.deform數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析 應(yīng)力、應(yīng)變圖，也可以清楚看到底部所受應(yīng)力最大，應(yīng)應(yīng)力、應(yīng)變圖，也可以清楚看到底部所受應(yīng)力最大，應(yīng)變最大變最大圖a 擠壓件有效應(yīng)力圖及應(yīng)力曲線 圖b 擠壓件應(yīng)變曲線5.deform數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析 速度矢量圖如圖，可以清楚看到，底部金屬發(fā)生分層流速度矢量圖如圖，可以清楚看到，底部金屬發(fā)生分層流動(dòng)，進(jìn)入彈性區(qū)后，變形困難，金屬流動(dòng)不均，對(duì)分層出動(dòng)，進(jìn)入彈性區(qū)后，變形困難，金屬流動(dòng)不均，對(duì)分層出金屬補(bǔ)充不足，從而形成波狀條紋。金屬補(bǔ)充不足

14、，從而形成波狀條紋。 圖a 速度矢量圖6.結(jié)論結(jié)論 條狀波紋的產(chǎn)生是由于金屬發(fā)生分層流動(dòng)，并且彈性區(qū)條狀波紋的產(chǎn)生是由于金屬發(fā)生分層流動(dòng)，并且彈性區(qū)金屬變形困難，金屬流動(dòng)不均，對(duì)分層處金屬補(bǔ)充不足，金屬變形困難，金屬流動(dòng)不均，對(duì)分層處金屬補(bǔ)充不足，從而形成條狀波紋。與液壓機(jī)震動(dòng)，模具的對(duì)中性，模具從而形成條狀波紋。與液壓機(jī)震動(dòng)，模具的對(duì)中性，模具是否潤(rùn)滑，擠壓件是否留有壓余沒(méi)有必然關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，是否潤(rùn)滑，擠壓件是否留有壓余沒(méi)有必然關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，除了解決條狀波紋外，還得出了其他缺陷產(chǎn)生的原因，比除了解決條狀波紋外，還得出了其他缺陷產(chǎn)生的原因，比如：如：停車(chē)痕：擠壓過(guò)程中，擠壓型材發(fā)生彈性形變，壓力機(jī)瞬間停停車(chē)痕：擠壓過(guò)程中，擠壓型材發(fā)生彈性形變，壓力機(jī)瞬間停車(chē)，凸模停止運(yùn)動(dòng)，但由于擠壓型材需要回復(fù)，發(fā)生回彈車(chē)，凸模停止運(yùn)動(dòng)，但由于擠壓型材需要回復(fù)，發(fā)生回彈，產(chǎn)生微小形變，但是由于凸模部分強(qiáng)度比擠壓坯料大，產(chǎn)生微小形變，但是由于凸模部分強(qiáng)度比擠壓坯料大，所以阻止擠壓件回彈，從而就在凸模最前端形成了停機(jī)痕所以阻止擠壓件回彈，從而就在凸模最前端形成了停機(jī)痕。圖a 冷擠壓-壓力7mp-未處理表面6.結(jié)論結(jié)論 劃痕：由于模具凹模清理不干凈，還可能由于擠壓坯料與劃痕：由于模具凹模清理不干凈，還可能由于擠壓坯料與模具之間的接觸摩擦太大，形成劃傷。模具之間的接觸摩擦太大，形成劃傷。