喷射沉积耐热铝合金管材挤压过程数值模拟

铝及铝合金管材

铝型材生产流程 包括熔铸、挤压和上色(上色主要包括：氧化、电泳涂装、氟炭喷涂、粉末喷涂、木纹转印 等)三个过程。 1、熔铸是铝材生产的首道工序。 主要过程为： （1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配 各种原材料。 （2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手 段将熔体内的杂渣、气体有效除去。 （3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成 各种规格的圆铸棒。 2、挤压：挤压是型材成形的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤 压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。常用的牌号6063合金，在挤压时还用一个风冷 淬火过程及其后的人工时效过程，以完成热处理强化。不同牌号的可热处理强化合金，其热 处理制度不同。 3、上色(此处先主要讲氧化的过程) 氧

通过热拉伸实验研究5a02铝合金管材在不同温度下的力学性能。根据热拉伸实验结果进行管材热态液压胀形数值模拟,并进行初步的实验研究。数值模拟结果和实验结果表明,5a02铝合金管材的成形性能随着温度的升高而得到明显改善,理想成形温度为200~230℃。对数值模拟结果与实验结果之间的差别进行分析和讨论。

建立了铝合金管材空拔成形的刚粘塑性有限元模型,应用三维有限元法对空拔工艺进行了模拟分析,针对出现的问题深入研究,并引发了关于空拔工艺的若干思考。文章基于deform软件的模拟结果,预测出铝管空拔可能出现的问题,并做了定量分析,这些结果对实际生产具有一定的指导作用。

近来,钻井界的大位移井数量剧增,尤其在俄罗斯萨哈林1号项目施工中创造出了11282m的全球记录。其他的超长大位移井包括英国wytchfarm油田的m-16井,总测量井深11278m(位移10728m);阿根廷的cn-1井,总测量井深11184m(位移10585m);北海的visund的一口井,总测量井深9082m,等等。钻这些大位移井具有相当的难度和挑战性,这已经超出了常规钻井技术的极限。最为严峻的挑战是钻柱质量的增加,钻柱质量增加将导致摩阻增加相当严重。在超长井眼中,随着井深的增加,摩阻会迅速增大,此时如果不采取降摩或者减少钻柱与井壁接触面上的重力分力,钻进就可能难以为继。因此,减少钻柱质量对大位移井施工是非常有利的。增加水平井钻进极限的办法之一是用较轻的合金钻杆代替常规钢钻杆(sdp)。这种钻杆性能良好,优势显著,最大的益处是可以减少水平井段的摩阻和扭矩,从而降低发生弯曲的可能性。铝钻杆(adp)具有钻各类井的现场应用经历,其最杰出的成就是1990年在kola创下的超深井世界记录。该井由井下马达和钻柱通过复合钻进方式完成,钻柱主要由铝钻杆组成。该井的施工积累了大量的铝钻杆应用经验,在后续相对简单井的施工中得到了有效的应用。事实上,至上世纪80年代铝钻杆的使用数量已经占到前苏联当时在用钻杆的80%。

采矿凿岩机的气腿以前用钢管制造，改用铝合金管材针对凿岩机带来轻量化的效果，通过优化合民分改进拉伸工具，完善生产工艺，最终生产出了满足凿岩机使用要求的风动工具铝合金管材。

采矿凿岩机的气腿以前用钢管制造，改用铝合金管材制造将对凿岩机带来轻量化的效果。通过优化合金成分，改进拉伸工具，完善生产工艺，最终生产出了满足凿岩机使用要求的风动工具铝合金管材。

铝合金管材的开发与应用 一、在航空、航天工业中的应用 铝合金是飞机和航天器轻量化的首选材料，在航空、航天工业中 应用非常广泛。在航空航天工业中，铝合金管材主要用作电缆保护套、 飞机副油箱的汽油及润滑油的管路、各种拉杆及排气筒等。例如，作 为电缆保护用套管，其合金主要为1035,8a06等，管材主要规格有： φ42mmx1mm、φ38mmx1mm、φ34mmx1mm、φ32mmx1mm等。 作为飞机副油箱的汽油及润滑油路用高压导管，其合金主要为5a02， 管材主要规格有：φ6mmx1mm、φ8mmx1mm、φ10mmx1mm、φ 10mmx1.5mm、φ12mmx1mm、φ12mmx1.5mm、φ14mmx1mm等。 作为拉杆、排气筒用的管材，其合金主要为5a02,管材主要规格有: φ65mmx1.5mm、φ70mmx1mm、φ72mmx1mm、φ73mmx1.5

根据对穿孔针所受拉力的计算,得出如何确定无润滑挤压铝合金管材时合理的铸锭长度,以减少挤压时的断针现象。

考察和分析了反向挤压时金属的流动特点,以及铸块表面质量、尺寸精度对管材质量的影响。对反向挤压铝合金管材用空心铸块外观质量提出了要求。

提出了计算穿孔针上单位压力的方法,测定了3种铝合金穿孔针单位压力的修正系数。用此方法和系数,修改了老压机的工艺,消除了事故,提高了管材质量,取得了经济效益。

对7075铝合金管材挤压成形进行了实验研究。测试了管材挤压成形时挤压力变化规律和变形程度对挤压后管材力学性能的影响规律。指出,7075铝合金管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑方式、挤压速度、挤压比等工艺参数。

采用实验和数值模拟研究5a02铝合金薄壁管材充液压弯成形过程中内压对缺陷的影响规律,分析内压对弯曲内侧起皱、截面畸变及壁厚分布的影响,获得壁厚变化规律;通过数值模拟给出的应力状态,揭示缺陷形成机制。结果表明:提高内压能降低轴向压应力的绝对值,减小失稳起皱趋势,当内压超过一个临界值时,皱纹完全消除。对于直径为63mm、壁厚为1mm的5a02-o铝合金管材,其内压临界值为2.8mpa。充液有效地减小截面畸变程度,随内压的增大,截面畸变程度逐渐减小。弯曲后,壁厚最大减薄点位于弯曲外侧点,且随内压的增大,轴向和环向拉应力均呈增大趋势,弯曲外侧壁厚度减薄的趋势也增大。

采用自行设计的连续流变扩展成形技术装置对6201铝合金管材的制备进行研究。结果表明:连续流变扩展成形可以制备质量良好的6201铝合金管材。制备d80mm的6201合金管材最佳艺工艺条件为:挤压轮冷却水流量为10~15l/min;浇注温度为750~780℃;模具预热温度为500~560℃;挤压轮转速为15r/min。制品在线水淬固溶并在150℃时效10h后的抗拉强度为300mpa,伸长率为10.2%,等效导电率为47.4%iacs,抗拉强度比al-mg-si-cu铝合金管母线提高15%,等效导电率提高3%。

对铝合金管的冲切过程进行了有限元模拟,刀具采用刚体模型,工件采用弹塑性模型,材料断裂破坏采用normalizedcockcroft&latham破坏准则。分析了冲切过程中冲切力、等效应力的变化,得出了弹性变形、塑性变形、塑性变形至裂纹扩展、断裂始终贯穿于整个冲切过程之中。通过模拟切口与实际切口的对比、模拟切屑形状与实际切屑形状的对比,说明了模拟过程的有效性。

对铝合金管的冲切过程进行了有限元模拟,刀具采用刚体模型,工件采用弹塑性模型,材料断裂破坏采用normalizedcockcroft&latham破坏准则,分析了冲切过程中冲切力、等效应力的变化,得出了弹性变形、塑性变形、塑性变形至裂纹扩展、断裂始终贯穿于整个冲切过程之中。通过模拟切口与实际切口的对比以及模拟切屑形状与实际切屑形状的对比,说明了模拟过程的有效性。

论述了我省铝工业生产的现状,针对铝合金管的潜在市场需求,提出了开发铝合金管的应用市场,开展铝合金管的深加工,从而提高我省铝工业的可持续发展能力。为构筑铝工业大省创造条件。

研究了合金元素,特别是锰元素含量对5056铝合金管材热挤压性能的影响。结果表明,与5083、5a05、5b05、5a06等其它高镁铝合金相比,由于5056合金中的锰元素的含量少,其主要相组成物中没有能够明显降低合金塑性的硬脆相物质(femn)al6相;不会因为锰元素向穿孔针表面层扩散而促进穿孔针粘铝。故其热挤压性能良好,挤压速度快,穿孔针粘铝少,挤出管材的表面质量好,不易出现挤不动的“闷车”现象。

基于deform-3d有限元分析平台,采用网格分步重划分的方法,实现了对微通道管成形非稳态过程的三维数值模拟,获得了成形过程模具中的金属应力和流速分布,以及模具受力情况。利用数值模拟结果,结合压力-时间判据,对焊合质量进行评估,并利用热模拟试验机模拟了挤压成形中相应温度和接触压力下的焊合过程。该文研究可对实际生产微通道管时工艺参数优化和挤压模具设计等问题提供参考。

基于多道次局部小变形累积致整体成型的工艺思路,采用一种新型的楔形压制工艺,对大尺寸al-fe-v-si耐热铝合金喷射沉积管坯进行有效致密化,压制出尺寸为douter330mm×dinner314mm×78mm及douter330mm×dinner312mm×113mm的力学性能良好、整体均匀致密、外形圆整的耐热铝合金管材,并对楔形压制的致密化规律及其合金的组织与性能进行研究。结果表明:不锈钢包套在楔形压制过程中可以适当增大静水压力,并改善管坯的温度均匀性,使管坯中的孔洞显著锻合,材料的有效承载面积增加,沉积坯中的弱界面和层状组织得到有效改善,从而使其成形性能得以提高;当楔形压制的变形程度为50.4%时,管坯的力学性能及相对密度由沉积态的σb=125mpa,δ=15%,82%分别提高到301mpa,9.3%及99.3%。该工艺适合于加工大尺寸多孔金属管坯,具有经济、实用的优点及较好的工业应用前景。

铝合金管资料

第25卷第7期中国有色金属学报2015年7月 volume25number7thechinesejournalofnonferrousmetalsjuly2015 文章编号：1004-0609(2015)-07-1790-08 内外压复合作用下 5a02铝合金管材的硬化行为 崔晓磊1，王小松1,2，苑世剑1,2 (1.哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室，哈尔滨150001； 2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001) 摘要：为了研究管材在内外压复合作用下的硬化行为，在中间自由胀形区为椭圆形轮廓线的假设条件下，理论 推导得到内外压复合作用下管材的应力/应变分析模型；再利用薄壁5a02-o铝合金管材在研制的内外压复合成形 实验装置上进行外压为85mpa(1.0σs)的实验研究，得到5a02铝