分流模挤压铝合金焊合研究

摘要

平面分流模具的工作原理是采用实心铸锭，在挤压力作用下，使铸锭在经过分流孔时被分为几股金属流，然后在高温、强挤压力和真空的环境下，在焊合室内被重新焊合在一起，最后通过符合型材断面尺寸要求的定径带流出，从而形成了符合一定尺寸、形状的空心型材。分流模挤压的生产效率高，生产周期短，并能生产断面复杂、壁厚差大的型材，在生产管材、空心型材中得到了广泛的应用。但是，平面分流模挤压同样存在一定的缺陷，即分流后的几股金属流在焊合室内焊合后存在焊缝，铝合金结构型材的强度较差的位置一般就在焊缝处。所以，提高平面分流模挤压工艺的焊合质量对型材质量有着至关重要的影响。
　　分流模挤压的焊合研究，首先通过研究一个多孔铝合金扁管的挤压工艺来引入。该铝合金管主要应用于汽车空调散热器中，其特点在于超薄、轻量及其良好的散热性与耐腐蚀性。研究改进了挤压该超薄铝合金管的模具结构，效仿蝶形模具的结构形式，将分流桥的前后端设计为“弓形”，并使用有限元模拟技术对管材挤压过程进行模拟。Deform-3D的模拟结果表明，“弓形”结构减小了坯料分流时的突破挤压力，加快了桥后金属的流动速度，增加了备料区的金属量，有利于金属焊合。文章还着重对分流比的选择进行了详细地分析。对12组不同的分流比K值分别进行了建模、有限元模拟分析，进而进行对比，找出了最佳的分流比K值。经过研究，分流比值选择16时挤压模拟结果最佳。文章对三角孔超薄铝合金管的挤压也进行了研究，通过增加分流比，减小摩擦，减慢挤压速度，提高挤压温度等方法，最终在模拟结果中实现了金属比较好的焊合。
　　而针对平面分流模挤压工艺的特点，采用一个静态挤压实验来探索铝合金在高温、强压力下实现高质量焊合的条件。实验是在高温、强挤压力下，将两个完全相同的3003铝合金锭坯挤压为一体，并讨论焊缝变化的情况。实验的结果表明，挤压焊合的焊缝质量与温度、挤压速度、压力等参数均有关联。而具有侧向流动的金属芯部层,其焊缝的质量更高。
　　最后，设计了一种分流模成型管材挤胀组合模具，包括分流挤压模具部分和胀形模具部分。设计的初衷是利用该挤胀组合模具进行胀形实验，以检验铝合金管焊合带质量。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及进展

1.3 研究目的与意义

1.4 研究内容与方法

1.5 本章小结

第二章 分流模挤压工艺有限元模拟

2.1 微型超薄铝合金管介绍

2.2 改进分流桥结构

2.3 分流比的选择分析

2.4 微型三角孔铝合金管热挤压成型有限元模拟

2.5 本章小结

第三章 高温高挤压力下铝合金焊合的物理实验研究

3.1 实验模拟

3.2 实验模具设计

3.3 实验材料及方法

3.4 实验结果与分析

3.5 结论

3.6 本章小结

第四章 一种分流模成型管材挤胀组合模具

4.1 挤胀组合模具的发明意义与特点

4.2 挤胀组合模具的结构及工作方式

4.3 挤胀组合模具的优点和有益效果

4.4 本章小结

第五章 研究总结与展望

5.1 研究总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢