目前,我国的铝型材加工企业在挤压工艺制定和挤压模具设计过程中,很大程度上依赖设计人员的经验,导致模具设计周期长、成本高,且产品质量得不到保证。因此研究铝型材挤压过程的机理和金属流动规律,进而为工艺和模具设计提供理论指导,就显得尤为重要。
通过研究发现目前铝型材中的实心型材多采用有限元法和有限体积法,而针对空心型材的数值模拟研究很少。因此研究空心型材挤压过程的数值模拟方法对于合理设计挤压工艺和模具结构、减少试模时间和提高型材质量都具有十分重要的意义。
本文以矩形管铝材的挤压为例,分别采用有限元法和有限体积法进行数值模拟,分析两种方法对于空心型材挤压模拟的可行性和模拟精度。
当变形材料流入焊合室以后,模拟计算变得比较困难,需要频繁的网格重划,所需模拟时间显着增加,模拟结果精度下降,但模拟仍然可以有效进行
当变形材料进入工作带时,模拟过程变得异常困难,几乎每经过一步模拟就必须重新划分网格,体积损失严重;在焊缝处,由于频繁的网格重划,相邻分流孔内流出的金属无法焊合在一起,甚至出现体积缺失的情况,仿真结果已经严重失真,难以继续进行下去。
由于有限元方法对此矩形管材的挤压模拟因为长宽不等而无法避免金属网格节点的自焊合问题,且该模型使用的是四个分流孔,所以其1/4模型总是存在两股料流在焊合室接触重新焊合的问题。分析原因是:
①矩形管挤压为大变形挤压问题,有限元模拟过程中,由于网格畸变严重,需要频繁的网格再划分,每次网格划分都存在几何上的近似,即每次划分的新网格与旧网格总是存在一定的差异,当几个模拟步骤内划分次数较多时,几何形状就会发生较大差异。
从模拟出错时的网格可以看出,焊缝处的三角平面上的每一条边并不是由两个三角平面共享。这就意味着在实际模拟中,表面上变形材料充满了焊合室完全焊合,实际还是两股料流,在后面的步骤里可见断裂,导致计算失真停止。
②每次网格划分后,边界节点与模具边界的接触条件也相应地进行了重新确定,频繁的网格划分引起的几何形状的变化会导致部分边界节点并没有发生真正的接触,而边界节点的接触条件是导致模拟结果(特别是变形体几何形状的模拟结果)失真的主要因素。
此外表示凸模行程为28mm时的模拟结果,从模拟开始到图表示的位置,总计模拟时间50h,网格重新划分了92次。因此,无论是模拟精度还是运算效率,有限元法都不是模拟矩形管铝材挤压过程的有效算法。
热轧方管和冷轧方管都是型钢或钢板成型的工序,它们对钢材的组织和性能有很大的影响,钢的轧制主要以热轧为主,冷轧只用于生产小号型钢和薄板。
一、热轧
优点:可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷,从而使钢材组织密实,力学性能得到改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上,从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体;浇注时形成的气泡、裂纹和疏松,也可在高温和压力作用下被焊合。
缺点:1、经过热轧之后,钢材内部的非金属夹杂物(主要是硫化物和氧化物,还有硅酸盐)被压成薄片,出现分层(夹层)现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化,并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍,比荷载引起的应变大得多。2、不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力,各种截面的热轧型钢都有这类残余应力,一般型钢截面尺寸越大,残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的,但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。3、热轧板做的方管表面粗糙不光滑、平面度不行、折弯性能一般、性能不好 。
二、冷轧 是指在常温下,经过冷拉、冷弯、冷拔等冷加工把钢板或钢带加工成各种型式的钢材。
优点:成型速度快、产量高,且不损伤涂层,可以做成多种多样的截面形式,以适应使用条件的需要;冷轧可以使钢材产生很大的塑性变形,从而提高了钢材的屈服点。
缺点: 1.虽然成型过程中没有经过热态塑性压缩,但截面内仍然存在残余应力,对钢材整体和局部屈曲的特性必然产生影响。2、冷轧型钢样式一般为开口截面,使得截面的自由扭转刚度较低。在受弯时容易出现扭转,受压时容易出现弯扭屈曲,抗扭性能较差。3、冷轧成型钢壁厚较小,在板件衔接的转角处又没有加厚,承受局部性的集中荷载的能力弱。4、冷板做的方管 表面光滑、黑亮、冷板一般是黑退火方管,折弯和延伸性能好一点。
焊接方管也称焊管,是用钢板或带钢经过卷曲成型后焊接制成的方管。
装饰用焊接不锈钢管(GB/T 18705-2002),建筑装饰用不锈钢焊接管材(JG/T 3030-1995),低压流体输送用大直径电焊钢管(GB/T 3091-2001),以及换热器用焊接钢管(YB4103-2000)。
焊接方管较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝方管相比,焊缝长度增加30~**,而且生产速度较低。
直径大或较厚的焊接方管,一般用钢坯料直接做成,而小焊管薄壁焊管只需要通过钢带直接焊接就可以了。然后经过简单抛光,拉丝就可以了。因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。
计算公式
公式:4x边长x壁厚x7.85 -边长和壁厚都以毫米为单位,直接把数值代入上述公式,得出即为每米方管的重量,以千克为单位。
当壁厚和边长都以毫米为单位时,4x壁厚x(边长-壁厚)算出的是每米长度方管的体积,以立方厘米为单位,再乘以铁的比重每立方厘米7.85克,得出即为每米方管以千克为单位的重量。
方矩管,是方形管材和矩形管材的一种称呼,也就是边长相等和不相等的的钢管。是带钢经过工艺处理卷制而成。一般是把带钢经过拆包,平整,卷曲,焊接形成圆管,再由圆管轧制成方形管然后剪切成需要长度。
又名方形和矩形冷弯空心型钢,简称方管和矩管,代号分别为F和J
1、方矩管壁厚的允许偏差,当壁厚不大于10mm时不得**过公称壁厚的正负10%, 当壁厚大于10mm时为壁厚的正负8%,弯角及焊缝区域壁厚除外。
2、方矩管的通常交货长度为4000mm-12000mm,以6000mm和12000mm居多。方矩管允许交付不小于2000mm的短尺和非定尺产品,也可以接口管形式交货,但需方在使用时应将接口管切除。短尺和非定尺产品的重量不**过总交货量的5%,对于理论重量大于20kg/m的方矩管应不**过总交货量的10%
方矩管
3、方矩管的弯曲度每米不得大于2mm,总弯曲度不得大于总长度的0.2%
佛山市央泽钢铁有限公司是集产、仓库、加工、配送为一体的钢材销售公司。专业供应:镀锌角钢、镀锌槽钢、镀锌圆钢、镀锌扁钢、镀锌光伏支架。 公司分为四个事业部: **:型材事业部主营:槽钢.角钢.H型钢.工字钢.C型钢.Z型钢 *二:钢管事业部主营:方管.圆管.镀锌方管.镀锌圆管.无缝钢管.螺旋管.球墨铸铁管 *三:钢板是业主主营:开平板.花纹板.中厚板.船板.镀锌板 *四:钢材加工事业部主要从事钢板裁剪、切、钻孔、折弯、焊接加工。 公司位于广东省佛山市顺德区乐从镇钢铁世界F3区4号整栋 "精诚合作、携手共赢"是公司的经营宗旨、严把质量关、提供完善的售后服务、欢迎新老客户前来考察洽谈。