基于數(shù)值模擬的奧氏體不銹鋼管材熱擠壓模具和工藝優(yōu)化.pdf

1、熱擠壓是優(yōu)質(zhì)高性能奧氏體不銹鋼管材的先進(jìn)生產(chǎn)工藝。熱擠壓模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)對(duì)管材質(zhì)量、擠壓能耗和模具壽命都有十分重要的影響。擠壓模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的主要途徑。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬已逐漸成為塑性成形模具、工藝分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效工具。本文圍繞AISI304奧氏體不銹鋼典型規(guī)格管材，進(jìn)行了管材熱擠壓模具結(jié)構(gòu)和工藝的初步設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上建立了管材熱擠壓的數(shù)值模擬模型。利用有限元

2、模擬軟件DEFORM-2D，對(duì)奧氏體不銹鋼管材余弦曲線(xiàn)凹模熱擠壓過(guò)程進(jìn)行了熱力耦合數(shù)值模擬，獲得了應(yīng)變、應(yīng)力、速度、溫度和擠壓載荷—行程曲線(xiàn)、模具溫度場(chǎng)、表面磨損等詳細(xì)信息，分析了管材擠壓過(guò)程中的金屬變形規(guī)律。 結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬和灰色關(guān)聯(lián)分析，針對(duì)AISI304奧氏體不銹鋼典型規(guī)格管材，在斷面縮減率不變的情況下，選擇模具型腔類(lèi)型、型腔高度、擠壓速度和變形溫度四個(gè)設(shè)計(jì)變量，以最小擠壓載荷和變形均勻性為目標(biāo)，進(jìn)行了管材熱擠

3、壓模具和工藝的單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)最小擠壓載荷單目標(biāo)而言，變形溫度的影響高度顯著。當(dāng)變形溫度為1175℃，擠壓速度為200mm/s，采用三次曲線(xiàn)型腔且型腔高度為50mm的模具時(shí)，擠壓載荷最??；對(duì)變形均勻性而言，擠壓速度和變形溫度的影響高度顯著。當(dāng)變形溫度為1150℃，擠壓速度為100mm/s，采用三次曲線(xiàn)型腔且型腔高度為50mm的模具時(shí)，變形最均勻；綜合考慮擠壓載荷和變形均勻性時(shí)，優(yōu)化的模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)是：變形溫度1150℃，擠