深型腔超塑挤压的数值模拟与试验.pdf

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1、CEPC。——中国昆山——网址：wⅥ兀v．stljt．corn。；、日《模具制造技术《(＼＼；；＼＼；＼f深型腔超塑挤压的数值模拟与试验苏卿双，廖宏谊，冯琴1．桂林电子科技大学材料科学与工程学院(广西桂林541004)2．中南大学材料科学与Z--程学院(湖南长沙410083)【摘要】根据超塑挤压成型工艺和洁牙机塑料手柄模具型腔的结构特点，借助DEFORM一3D有限元分析软件，选择3种不同中心孔径的铅黄铜HPb59—1毛坯料进行超塑挤压成型过程模拟，分析了成型过程中金属的流动性及等效应变。最后采用自主设计的实验装置进行超塑挤压试验验证。关键词：深型腔；超塑成型；DE

2、FORM一3D；挤压试验中图分类号：TG372；TQ320．66文献标识码：BSimulationandExperimentonSuper-PlasticExtrusionforDeepCavity【Abstract】Accordingtothestructureoftheplasticscalerswithdetachablehandpieceandtheprocessofsuper-plasticextrusion，bychoosingsthreetypesofcopperalloyHpb59—1withdifferentdiametercentralhole

3、wassimulatedbyDEFORM-3D，themetalflowbehaviorsandeffectivestrainareobtained．Atlast，theexperimentaldeviceisdesignedandtheexperimentalverificationisdone．Keywords：deepcavity；super—plastic~rming；DEFORM一3D；theextrusionexperimentl引言鉴于超塑挤压成型模具深型腔的诸多优点，本文模具型腔的加工关系着模具和成型产品的质以型腔直径为~bl3mm，深度为75mm

4、的洁牙机手柄模量，模具深型腔的加工尤其如此。如今通常采用数具深型腔为研究载体，借助DEFORM一3D有限元分析控车削、数控高速铣削(HSM)、电火花(EDM)、压铸软件，选择3种不同中心孔径的铅黄铜HPb59—1毛坯等先进技术来加工模具型腔，各有优势与不足，特别料进行超塑挤压成型过程模拟，分析成型过程金属的对深型腔加工则优势难以发挥。如采用车铣方式，流动性及等效应变。并采用自主设计的实验装置进对刀具要求高，要保证充分的刚度和精确的刀轨，很行超塑挤压试验验证。难适应深型腔弧面加工；采用电火花加工方式，则要制造相应的电极，后续的深型腔精抛光加工更费时2研究对象及方法费

5、力，成本高；采用压铸方式，则较易出现质量缺陷，洁牙机塑料手柄模具型腔的特点是：型腔截面如：缩孔、缩松、表面粗糙度值比较大等u卅。与这些小、深径比大，如图1所示，很适宜采用超塑挤压成加工方式相比，采用超塑挤压方式成型模具深型腔型。本文依据超塑挤压成型原理，采用有限元模拟与则可克服上述加工方式的不足，该方式具有以下优试验验证相结合的方法，研究分析中心孔径不同的毛势：①成型过程中金属的流动性、填充性都比较好，坯料在超塑成型过程中的金属流动规律、等效应变分有利于成型模具深型腔；②超塑材料的变形抗力极布状态以及挤压力、挤压速度和温度对成型的影响，低，可以选择较小吨位的成型设

6、备，利于节约能源；分析得到最优的超塑成型工艺参数。③超塑成型温度恒定，变形速度慢，成型后模具残余超塑挤压模拟和试验验证，均选取直径为~b35mm应力小，表面与内在质量好，尺寸精度高等。的Hpb59—1铅黄铜棒材，长度分别为70mm、75mm和《模具制造)2013年第5期·65·仕泰隆国际工贸城全球招商热线：0517—86299999网址：wnw．stt．corn75mm，并分别在中心处预加工出6ram、8mm、4．1．1挤压的流动矢量69ram的通孔，并分别设定预~L66mm的为毛坯料A，金属通常在温度为(O．5～0．7)Tm(Tm：材料熔点温8mm的为毛坯料B，

7、69mm的为毛坯料C。超塑挤压度)、应变速率较低的情况下才表现出超塑性u。根成型的凹模型腔主体孔径为613ram。据同步开展的“铅黄铜的超塑性及评价方法研究”的前期结果，选择Hpb59—1的最优工艺：温度630oC、挤压速度0．01mm／s，分别对毛坯料A、B、c进行超塑挤压模拟，得到毛坯料挤压流动矢量如图3所示。在挤压的初期阶段(如图3a、d、g所示)，毛坯料A、B、C受到凸模挤压力，金属的流动速率呈现上升趋势，毛坯料的内侧的变形抗力比外侧要大得多，由于图1洁牙机手柄模具型腔预孑L的孔径不同，各毛坯料的变形程度有显著差异，3模拟系统的建立毛坯料A>B>C。3．1

8、理论模型及