QForm extrusion鋁型材擠壓工藝模擬

1、鋁型材擠壓工藝的模擬鋁型材擠壓工藝的模擬技術(shù)交流技術(shù)交流Qform - Extrusion 北京創(chuàng)聯(lián)智軟科技有限公司擠壓模擬軟件可以做什么？擠壓模擬軟件可以做什么？功能：采用有限元方法，模擬分析在現(xiàn)有或設(shè)計(jì)的模具及擠壓參數(shù)下，零件生產(chǎn)的過(guò)程1 擠壓工藝參數(shù)是否合理（預(yù)熱溫度、擠壓機(jī)噸位）2 型材擠出速度是否均勻3 模具剛度是否足夠,結(jié)構(gòu)是否合理4 型材厚度是否符合要求5 工作帶長(zhǎng)度如何分布6 焊合線位置分布是否合理目目 錄錄一、基本介紹一、基本介紹二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三、工業(yè)應(yīng)用三、工業(yè)應(yīng)用四、工作帶設(shè)計(jì)修改四、工作帶設(shè)計(jì)修改五、耦合模具變形分析五、耦合模具變形分析六、結(jié)論六、結(jié)論軟件支持

2、語(yǔ)言軟件支持語(yǔ)言:英語(yǔ)英語(yǔ) 德語(yǔ)德語(yǔ)俄語(yǔ)俄語(yǔ) 西班牙語(yǔ)西班牙語(yǔ)意大利語(yǔ)意大利語(yǔ) 中文中文波蘭語(yǔ)波蘭語(yǔ) 土耳其語(yǔ)土耳其語(yǔ)QuantorForm Ltd. 成立于成立于1991目前客戶遍及在目前客戶遍及在35個(gè)國(guó)家和地區(qū)個(gè)國(guó)家和地區(qū)Moscow development team, December 2011可以模擬各種鍛造成型工藝可以模擬各種鍛造成型工藝 型材擠壓回轉(zhuǎn)成形 模鍛 穿孔斜軋 自由鍛 熱處理與微觀組織預(yù)測(cè) QForm3DQForm-Extrusion2006年開(kāi)發(fā)年開(kāi)發(fā)用于輔助模具設(shè)計(jì)制造和型材擠壓生產(chǎn)用于輔助模具設(shè)計(jì)制造和型材擠壓生產(chǎn)主要目標(biāo)主要目標(biāo): 采用最先進(jìn)的理論技術(shù)采用最先進(jìn)

3、的理論技術(shù) 模擬真實(shí)復(fù)雜型材模擬真實(shí)復(fù)雜型材 提供真實(shí)可靠地結(jié)果提供真實(shí)可靠地結(jié)果 程序在工業(yè)中易于使用程序在工業(yè)中易于使用拉格朗日模型拉格朗日模型 使用拉格朗日模型在使用拉格朗日模型在QForm7中模擬擠壓過(guò)程中模擬擠壓過(guò)程QForm-Extrusion 基于拉格朗日基于拉格朗日-歐拉混合方法歐拉混合方法QForm Extrusion模擬模擬使用歐拉法拉格朗日法有效應(yīng)變圖材料粒子與流線可以在兩個(gè)模型區(qū)域跟蹤QForm-Extrusion 基于拉格朗日基于拉格朗日-歐拉混合方法歐拉混合方法實(shí)心、空心型材擠壓模具組合體的典型組成實(shí)心、空心型材擠壓模具組合體的典型組成 實(shí)心、空心鋁型材模擬區(qū)域?qū)嵭?/p>

4、、空心鋁型材模擬區(qū)域空心鋁型材空心鋁型材工藝參數(shù)包括材料屬性，擠壓速度，預(yù)熱溫度，潤(rùn)滑條件等都通過(guò)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備向?qū)л斎氤绦虿僮鳎汗に噮?shù)設(shè)置程序操作：工藝參數(shù)設(shè)置薄壁鋁型材的粘性層薄壁鋁型材的粘性層 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析 *) 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. 工作帶上粘性層觀察 工

5、作帶上粘性層分析工作帶 模具角度及擠出速度對(duì)2mm厚鋁型材滑動(dòng)摩擦區(qū)域的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 S. Abtahi (*)影響粘性摩擦的主要參數(shù)影響粘性摩擦的主要參數(shù) 沿著工作帶長(zhǎng)度方向上的摩擦取決于: 型材厚度擠壓率工作帶長(zhǎng)度擠出速度模具角度型材溫度程序中包含粘性摩擦條件 內(nèi)置的工作帶編輯器允許對(duì)工作帶長(zhǎng)度和導(dǎo)流角在程序中直接進(jìn)行交互式的修改模具的工作帶通過(guò)程序自動(dòng)轉(zhuǎn)化為參數(shù)化形式并在圖上用曲線顯示程序使用參數(shù)化的形式對(duì)工作帶進(jìn)行修改程序使用參數(shù)化的形式對(duì)工作帶進(jìn)行修改 國(guó)際公開(kāi)會(huì)議國(guó)際公開(kāi)會(huì)議-算例測(cè)試算例測(cè)試:2005 蘇黎世蘇黎世 瑞士瑞士2007 博洛尼亞博洛尼亞 意大利意大利2009

6、 多特蒙德多特蒙德 德國(guó)德國(guó)2011 博洛尼亞博洛尼亞 意大利意大利模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證下一屆會(huì)議下一屆會(huì)議2013在德國(guó)的多特蒙德在德國(guó)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. 8995.200

7、7年算例：擠出速度年算例：擠出速度算例1: 實(shí)心型材擠壓算例2：空心型材最大載荷, MN 9 8.85 實(shí)驗(yàn) QForm 型材溫度， 489 487 實(shí)驗(yàn)QForm算例2：空心型材2011年算例：焊合線位置年算例：焊合線位置焊合線位置ICEB 2011 benchmark test焊合線位置ICEB 2011 benchmark testExperimental data by Alessandro Selvaggio, Antonio Segatori, Ahmet Guzel, Lorenzo Donati, Luca Tomesani, A. Erman Tekkaya, Extrusi

8、on Benchmark 2011, p. 9, Fig 11.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果QForm-Extrusion 模擬模擬2011年算例：焊合線位置年算例：焊合線位置 用戶的工業(yè)應(yīng)用用戶的工業(yè)應(yīng)用工業(yè)測(cè)試工業(yè)測(cè)試 (Ekstek-Nord, Russia-Turkey )實(shí)驗(yàn)結(jié)果，料頭照片實(shí)驗(yàn)結(jié)果，料頭照片模擬結(jié)果模擬結(jié)果 材料剛剛擠出材料剛剛擠出; 材料擠出一段時(shí)間后材料擠出一段時(shí)間后型材橫截面型材橫截面模擬域模擬域工業(yè)測(cè)試工業(yè)測(cè)試(Ekstek-Nord, Russia-Turkey )實(shí)驗(yàn)結(jié)果照片，沒(méi)有中間筋實(shí)驗(yàn)結(jié)果照片，沒(méi)有中間筋模擬結(jié)果，中間的筋沒(méi)有模擬結(jié)果，中間的筋沒(méi)有模擬結(jié)果，中間

9、的部分速度為零模擬結(jié)果，中間的部分速度為零模擬域模擬域焊合線位置用雙線標(biāo)記焊合線位置用雙線標(biāo)記型材橫截面上標(biāo)記焊合線位置型材橫截面上標(biāo)記焊合線位置1焊合線位置預(yù)測(cè)和驗(yàn)證焊合線位置預(yù)測(cè)和驗(yàn)證1) With kind permission of Compes, Italy不同分流孔內(nèi)的軌跡點(diǎn)用不同顏色顯示模擬結(jié)果模擬結(jié)果箭頭顯示焊合線的位置箭頭顯示焊合線的位置連續(xù)擠壓工藝中的橫向焊合區(qū)域連續(xù)擠壓工藝中的橫向焊合區(qū)域型材形狀型材形狀22) With kind permission of SAPA technology, Sweden新舊材料在擠壓過(guò)程中的流動(dòng)新材料舊材料兩批次材料的邊界新材料距模具9

10、44mm截面焊合位置在距型材尖端600mm處橫截面照片 (photo SAPA)新舊材料在擠壓過(guò)程中的流動(dòng)新材料在距型材尖端750mm處橫截面照片 (photo SAPA)距模具675mm截面焊合位置新舊材料在擠壓過(guò)程中的流動(dòng)新材料在距型材尖端900mm處橫截面照片 (photo SAPA)距模具655mm截面焊合位置新舊材料在擠壓過(guò)程中的流動(dòng)工作帶設(shè)計(jì)修改工作帶設(shè)計(jì)修改 程序工作流程程序工作流程: 輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)程序計(jì)算過(guò)程中，型材形狀與速度和其它結(jié)果都可以實(shí)時(shí)的顯示料頭形狀模擬結(jié)果QForm-extrusion實(shí)驗(yàn)觀察和模擬結(jié)果實(shí)驗(yàn)觀察和模擬結(jié)果由于工作帶的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致材料在拐角處的流動(dòng)速

11、度緩慢，從而造成料頭強(qiáng)烈變形，模擬也得到了相同的結(jié)果。 *) The profile design by COMPES S.p.a工作帶交互設(shè)計(jì)工作帶交互設(shè)計(jì)使用參數(shù)化形式對(duì)工作帶幾何進(jìn)行修改工作帶對(duì)材料流動(dòng)的影響工作帶對(duì)材料流動(dòng)的影響修改后的工作帶設(shè)計(jì) 擠出型材結(jié)果初始工作帶設(shè)計(jì) 擠出型材結(jié)果第二次修改后工作帶長(zhǎng)度一致，速度結(jié)果. 第一次修改后工作帶編輯器. 同時(shí)顯示速度 工作帶編輯器工作帶編輯器耦合模具變形分析耦合模具變形分析典型的模具組合體典型的模具組合體(COMPES S.p.a) QForm中考慮的典型的模具組合體中考慮的典型的模具組合體DIE: diameter 254 mmhei

12、ght 150 mmBACKER: 254 mmheight 40 mm BOLSTER: 270 mmheight 80 mmSUB-BOLSTER 380 mmheight 125 mm 工作帶區(qū)域變形（放大顯示） 有效應(yīng)力 Z方向位移工作帶變形. Z方向云圖，及放大顯示耦合分析耦合分析. 模具組合體變形對(duì)材料流動(dòng)的影響模具組合體變形對(duì)材料流動(dòng)的影響工作帶長(zhǎng)度一致, 耦合模具變形, Vz工作帶長(zhǎng)度一致, 剛性模具耦合分析耦合分析. 模具組合體變形對(duì)材料流動(dòng)的影響模具組合體變形對(duì)材料流動(dòng)的影響案例分析：耦合模具變形與不耦合的比較案例分析：耦合模具變形與不耦合的比較 型材模具型材模具導(dǎo)入幾何導(dǎo)入幾何模具組合體模型模具組合體模型使用剛性模具模擬結(jié)果使用剛性模具模擬結(jié)果與實(shí)際比較與實(shí)際比較模具變形擠出方向正值代表導(dǎo)流角正值代表導(dǎo)流角彈性變形以后工作帶的角度（分，角度）彈性變形以后工作帶的角度（分，角度）負(fù)值代表阻礙角負(fù)值代表阻礙角耦合模具變形后的材料流動(dòng)模擬耦合模具變形后的材料流動(dòng)模擬與實(shí)際對(duì)比與實(shí)際對(duì)比 溫度場(chǎng)耦合計(jì)算設(shè)置模具表面的溫度邊界條件擠壓加工50s后金屬材料表面的溫度場(chǎng)分布模具截面