[发明专利]铝型材生产过程中横向焊缝和压余尺寸的确定方法

说明书

本发明提供了一种铝型材挤压过程中横向焊缝以及压余厚度的预测方法，其特征在于，先用绘图软件将铝型材的三维模型以及挤压模型的三维模型绘出；将上述三维模型导入HyperXtrude软件，创建实体模型，施加边界条件，进行挤压过程瞬态模拟，根据模拟结构绘制出横向焊缝以及压余与时间的曲线；生产时只要按照横向焊缝区域和压余对应的挤压时间，实时进行切除工作即可；该方法精确性和可靠性高，避免依靠经验造成产品质量的下降或材料的浪费。

技术领域

本发明涉及铝型材连续挤压生产技术。

背景技术

目前，为提高铝型材的生产效率，通常采用连续挤压的生产方式。即坯料一根接一根，连续装入挤压筒中进行挤压。放入新坯料之后，随着挤压的进行，新旧坯料之间会相互接触并焊合在一起，当这一焊合位置被挤出模孔进入型材后，就在型材中形成了横向焊缝，横向焊缝由于是两坯料表面接触形成的，因此在其周围会含有较多的表皮杂质。横向焊缝周围的杂质会影响型材的致密性、连续性，从而严重影响型材的机械性能。在实际生产中，包含有横向焊缝的型材将会被段切去除，以保证型材产品的质量。连续生产中，一根坯料挤压之后的末端通常会含有大量杂质，被称为“压余”。在新坯料装入之前，需要切除掉压余，以免其中的杂质进入型材，影响型材质量。在实际生产中，横向焊缝区域和压余的切除长度主要依靠经验来确定，精确性和可靠性不足，容易造成切除不准，造成产品质量的下降和材料的浪费。因此，准确预测横向焊缝区域和压余的切除长度，对实现精确生产具有重要的意义。

发明内容

为了解决铝型材生产过程中准确预测横向焊缝区域和压余的切除长度的问题，本发明提供了一种铝型材挤压生产过程中横向焊缝和压余尺寸的确定方法。

一种铝型材生产过程中横向焊缝和压余尺寸的确定方法，其特征在于，采用以下步骤：

第一步，先用绘图软件将铝型材的三维模型以及挤压模型的三维模型绘出；上述绘图软件采用任意拉格朗日—欧拉算法的数值模拟软件；

第二步，将上述两个三维模型导入HyperXtrude软件，抽取材料流经的表面，创建实体模型，然后对实体模型网格划分；根据变形程度的不同，要求各部分的网格尺寸如下：工作带处的网格尺寸大于等于0.9mm，坯料位置网格尺寸小于等于10mm；

第三步，实体模型建立之后，施加边界条件，利用HyperXtrude软件进行挤压过程瞬态模拟，追踪坯料表皮材料去向；

第四步，在挤压过程瞬态模拟之后，根据模拟结果绘制出压余和横向焊缝与挤压时间的对应曲线图；

第五步，在铝型材挤压过程中，从第四步得到的曲线图中读取压余切除时间，乘以挤压速度后即可得到“压余”的切除长度；读取横向焊缝区域对应的挤压时间，乘以挤压速度和挤压比，计算出横向焊缝切除处与“停车线”之间的距离“L”，在距离停车线“L”处设置刀具即可。

上述的HyperXtrude软件是目前一款强大实用的挤压模拟仿真分析软件，主要用于各类工程的有限元建模和后处理等操作。

本发明的积极效果是，在铝型材挤压实际生产中，根据模拟挤压时间就可以预测出横向焊缝的位置、长度以及压余的厚度，自动确定精确的切除位置，保证型材产品的生产质量以及避免材料的浪费。

下面以加工列车设备舱横梁铝型材为例，进一步说明实施方案，由于材料的流动特性，横向焊缝并非一个齐整的断面，而是在挤压方向上具有一定长度的“舌型”特征。

附图说明

图1a为列车设备舱横梁的空心铝型材断面示意图；

图1b为图1a的俯视图；

图2为实验取样的示意图；

图3为铝型材连续挤压过程中坯料长度随挤压时间变化示意图；