[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

说明书

一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，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；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。本发明根据上述内容提出一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，通过技术手段分析了分流组合模的管材挤压成形能耗，并且建立出分流组合模的管材挤压成形能耗的模型，能够更有目的性地对分流组合模挤压成形时进行节能优化工作。

技术领域

本发明涉及分流组合模挤压成形的能耗建模与分析领域，尤其涉及一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法。

背景技术

相比于其他成形工艺，挤压成形工艺有着诸如生产过程中不会产生额外污染物、可以在一台设备上生产不同品种制品、制品表面质量好等优点。但同时，挤压成型工艺也有着无法忽视的高耗能缺点。我国铝挤压工艺平均能耗约为1571～5405kg标煤/吨，是欧洲的1.43倍，温室效应是欧洲的2.33倍。其中挤压机作为挤压工艺生产线上的关键设备，由于机器自身动力限制以及挤压生产工艺要求，一个周期的挤压效率约为60％左右，挤压效率较低。所以针对挤压机的能耗优化有很大的前景。挤压机的能耗主要发生于挤压过程，挤压成形过程是一个处在封闭环境中的大变形、高温、高压、复杂摩擦条件下的非线性成形过程，这些局限导致难以采用传统的测量方法获得挤压成形过程的能耗，目前对挤压成形问题的研究主要集中于质量方面，而对于采用分流组合模的管材挤压能耗的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提出一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，通过技术手段分析了分流组合模的管材挤压成形能耗，并且建立出分流组合模的管材挤压成形能耗的模型，能够更有目的性地对分流组合模挤压成形时进行节能优化工作。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法，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；