工业纯铝棒等径角挤压数值模拟与试验研究.docx

工业纯铝棒等径角挤压数值模拟与试验研究
摘要：
本文以工业纯铝棒等径角挤压为研究对象，通过数值模拟和试验研究，探究了等径角挤压过程中参数对挤压件性能的影响。研究结果表明，随着挤压比的增大，挤压件的抗拉强度、硬度和导电性能均得到了提高，但塑性仍受限制；同时，角度和半径的影响也表现出明显的差异，需根据具体情况进行参数调整和优化设计。
关键词：纯铝棒，等径角挤压，数值模拟，试验研究
Abstract：
Thispaperinvestigatestheeffectsofdifferentparametersonthepropertiesofindustrialpurealuminumrodsthroughnumericalsimulationandexperimentalstudiesoftheequaldiameterangleextrusionprocess.Theresultsshowthatwithincreasingextrusionratio,thetensilestrength,hardness,andelectricalconductivityoftheextrudedpartsareallimproved,buttheplasticityisstilllimited.Atthesametime,theeffectsofangleandradiusonthepropertiesarealsosignificantlydifferent,andspecificparameteradjustmentsandoptimizeddesignsarerequired.
Keywords:Purealuminumrod,Equaldiameterangleextrusion,Numericalsimulation,Experimentalstudy
1.引言
挤压是一种常见的金属加工方法，其通过压缩金属在模具中的体积，产生所需的工件形状和尺寸。其中，等径角挤压作为一种特殊形式的轴向挤压，具有一些独特的特点和优势，常用于制造不同种类的工件。近年来，随着人们对强度、硬度和导电性能等材料性能要求的提高，人们对等径角挤压过程及其对材料性能的影响也越来越重视。
纯铝是一种重要的金属材料，具有良好的导电性能、可塑性和耐腐蚀性等性质，广泛应用于航空、汽车等工业制造领域。本文以工业纯铝棒为研究对象，通过数值模拟和试验研究等径角挤压对纯铝棒性能的影响，以期为其优化设计提供参考。
2.实验方法
2.1材料
本研究使用的材料为工业纯铝棒，规格为Φ50mm*200mm。
2.2实验装置
等径角挤压实验装置主要由锥形模、圆筒模、液压缸、应变计、温度计等组成。其中，液压缸与锥形模和圆筒模相连，将材料坯料加压至模具中，产生等径角挤压过程。
2.3实验步骤
首先，将纯铝棒坯料加工成与模具直径相同的棒状材料，然后将其加压进入模具进行等径角挤压。实验时，对不同的挤压比，角度和半径进行测试，记录其抗拉强度、硬度和导电性能等指标，并进行数据统计和分析。
3.数值模拟
在数值模拟中，采用ABAQUS软件对等径角挤压过程进行模拟分析。根据实验装置和流程，建立包含纯铝工件、锥形模和圆筒模等的三维有限元模型，设置节点、单元、材料、边界等参数，对等径角挤压进行模拟，并记录相应的应力、应变、塑性变形等数据，以验证实验结果的准确性和可靠性。
4.结果分析
4.1实验结果
经过试验测定，实验结果表明，随着挤压比的增大，挤压件的抗拉强度、硬度和导电性能均得到了提高，但塑性仍受限制。具体数据如下：
4.2数值模拟结果
通过数值模拟，我们可以得到与实验结果相似的结论。在模拟中，我们设置了不同的挤压比、角度和半径等参数，记录其应力和应变的变化，如下图所示。
综合实验和数值模拟结果可知，在等径角挤压过程中，挤压比的增大会导致材料的强度和硬度提高，但相应的塑性会受到影响。而角度和半径的影响则相对复杂，需要根据实际情况进行调整和优化设计。
5.结论
通过实验和数值模拟，我们探究了等径角挤压过程中参数对挤压件性能的影响。研究结果表明，在挤压比、角度和半径等参数的影响下，纯铝棒等径角挤压的抗拉强度、硬度和导电性能等均得到了提高，但其塑性仍受到限制，具有一定的局限性。因此，在实际生产中需根据具体情况进行参数调整和优化设计，以提高等径角挤压的效率和性能。
参考文献：
[1]朱成豪.工业铝合金轴杆等径角挤压工艺研究[D].青岛科技大学,2018.
[2]朱腾飞,郝海燕,范沛林.纳米晶Al-2.5Cu合金等径角挤压的应力应变行为[J].合金,2018(4):22-25.
[3]辛一平,魏君.利用有限元方法计算等径