[发明专利]一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法

权利要求书

1.一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

挤压成形过程能耗模型建立的步骤，具体为：

圆管的正向热挤压过程，根据金属在挤压过程中金属流动特性，将挤压变形过程分为三个阶段：填充挤压阶段、基本挤压阶段和终了挤压阶段；

在填充挤压阶段:挤压垫在冲头的推动下开始向右运动，与坯料接触后开始对坯料施加挤压力，致使坯料开始变形，由于坯料直径小于挤压筒直径，所以坯料将先向四周变形；

在基本挤压阶段：坯料直径不断增大，直到挤压筒直径相等后进入基本挤压阶段，此时坯料金属在挤压垫施加的挤压力作用下进入分流孔，此为基本挤压阶段第一次变形；

金属通过分流孔后进入焊合室进行焊合，当金属填满焊合室后，焊合室内的金属将进入模孔生成圆管，此为基本挤压阶段第二次变形；

在终了挤压阶段：当挤压完成后，冲头上升，不再给挤压垫施加载荷，此时进入终了挤压阶段；

焊合室内部区域被速度不连续面S₁和S₂以及死区分为四个区域；

其中区域I为金属流动区金属以v′_i的速度不断进入变形区；

区域II为变形区，金属流入其中开始产生变形；

区域III为死区，区域II与区域III之间存在面S₄；

本模型采用直角模，根据材料的流动特性，死区中金属流动较慢，面S₄为摩擦面；

区域IV为变形后的金属流动区域，该区域中的金属以v_o的速度流出模孔；同时还有坯料与焊合室内壁接触面S₃、坯料与下模的接触面S₆、接触面S₇和接触面S₈摩擦面；

所以挤压成形过程的能耗描述为：

E_total＝E_t+E_f+E_e

式中E_total表示挤压成形过程总耗能；

E_t表示填充挤压阶段耗能；

E_f表示基本挤压阶段耗能；

E_e表示终了挤压阶段耗能；

由于终了挤压阶段冲头不再施加挤压力，终了挤压阶段的能耗可忽略不计；所以挤压成形能耗由填充挤压阶段耗能与基本挤压阶段耗能构成：

E_total＝E_t+E_f。

2.根据权利要求1所述的一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，其特征在于：

还包括填充挤压阶段能耗模型建立的步骤：

在填充挤压阶段，铝棒为静态压缩过程，因此，填充过程的耗能由材料的镦粗时的挤压力和冲头移动距离确定，即：

式中μ为摩擦系数，热变形时μ＝0.3～0.5；

D_t为挤压筒内径；

L_s为填充挤压阶段冲头移动距离；

h为铝棒镦粗后的高度；

σ₀为变形温度下材料的变形抗力；

指坯料的横截面积。

3.根据权利要求1所述的一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，其特征在于：

还包括基本挤压阶段能耗模型建立的步骤：

由于基本挤压阶段，金属处于塑性变形状态，所以采用上限理论对变形过程能耗进行建模；

基本挤压阶段的能耗为：

式中E₁为金属由挤压筒内流入分流孔所需耗能；

λ_k为分流比；

W_d为变形区能耗量；

为金属通过速度不连续面S₁的速度损失能耗量；

为金属通过速度不连续面S₂的速度损失能耗量；

为坯料因摩擦面S₃损耗的能量；

为坯料因摩擦面S₄损耗的能量；

为坯料因摩擦面S₅损耗的能量；

为坯料因摩擦面S₆损耗的能量；

为坯料因摩擦面S₇损耗的能量；

为坯料因摩擦面S₈损耗的能量。