曾廣飛

青海國鑫鋁業(yè)股份有限公司，青海西寧 810000

1 試驗(yàn)的方法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)揮，通過數(shù)值模擬的方式，采用有限元分析的方法，對擠壓過程進(jìn)行研究，例如，對空心鋁型材進(jìn)行壽命的分流影響的分析，研究出鎂合金的應(yīng)力影響的模擬擠壓速度、摩擦的狀態(tài)，對鋁型材擠壓過程的影響，擠壓速度對雙通道等徑角進(jìn)行擠壓的力學(xué)性能分析，包括擠壓速度對擠壓過程產(chǎn)生的影響等，分析了焊合的質(zhì)量，同時也分析了焊合的接口處的組織變化規(guī)律[1]。

實(shí)驗(yàn)的材料選取的是鋁合金材料，尺寸為25mm×400mm，分流模樣擠壓的過程通過簡化，將焊合的過程進(jìn)行了保留，在兩個A、B孔內(nèi)進(jìn)行了分流孔的設(shè)定，采用焊合室的方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的簡化，將中間的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞哌M(jìn)行了焊合深度的設(shè)定，焊合的深度分別為5、10mm，采用的模具的半圓直徑為140mm，下部的邊緣寬度和上部邊緣的長度分別為20mm和10mm，外圓的直徑為160mm，總高為180mm，擠壓桿的長度為70mm，直徑為22mm[2]。

實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過車削加工和線性的切割加工之后，逐漸被切割成了成品，用砂紙打磨之后，模具變得光滑，放在加熱爐中，進(jìn)行了高溫的加熱，達(dá)到540℃之后，進(jìn)行觀察，使用到的器具包括了立式擠壓機(jī)和光學(xué)顯微鏡，觀察的內(nèi)容包括擠壓的拉伸力力學(xué)性能，室內(nèi)組織樣貌，以及模擬的擠壓的焊合的結(jié)果，相關(guān)的溫度場效應(yīng)等。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）產(chǎn)品的質(zhì)量在羈押過程中，由于溫度的變化，產(chǎn)生很大的影響，鋁型材的內(nèi)部纖維組織，在受到出口和焊合溫度的影響后，在產(chǎn)品冷卻之后，由于成形的溫度不同，對產(chǎn)品的質(zhì)量和尺寸精度產(chǎn)生了影響，加壓鋁型材的過程中，不同部位的溫度升高，影響了溫度變化的穩(wěn)定性，需要采用數(shù)值模擬分析的方法，進(jìn)行相關(guān)的論證。

鋁合金的擠壓速度在實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過焊合室內(nèi)部的溫度的最高值的有限元模擬，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的影響不斷增大，擠壓的速度不斷地升高，溫度在高于邊部的前提下，當(dāng)擠壓的速度達(dá)到15mm/min后，焊合的心部的溫度達(dá)到了540℃，擠壓速度此時為60mm/min。焊縫的心部的溫度再次提升之后，達(dá)到545℃，此時溫度升高的前提下，擠壓的變形區(qū)間的熱量不斷的提高，引發(fā)了擠壓速度的提高，減少了傳導(dǎo)的時間。大量的變形熱來不及擴(kuò)散，只能在熱傳導(dǎo)的時間內(nèi)加以減少，確保了產(chǎn)品內(nèi)部組織的穩(wěn)定，擠壓的速度在焊合溫度變化的范圍內(nèi)不斷減少，溫度的分布發(fā)生了均勻化的現(xiàn)象[3]。

在不同的加壓速度的狀態(tài)下，擠壓的形成和加壓的荷載曲線中，可以看到金屬發(fā)生了一定程度塑性變形，擠壓的載荷在擠壓速度增大的前提下，不斷提高了加壓的速度，當(dāng)加壓速度恒定時，卻由于坯料橫踢速率的提高，導(dǎo)致了變形抗力的增大，擠壓焊合過程中，加壓的速度隨著坯料內(nèi)部溫度的升高而加快，金屬的流動應(yīng)力不斷降低，材料變形的抗力產(chǎn)生了一定程度的擠壓速度，改變了相應(yīng)加壓速度下的摩擦力，也改變了塑性變形的穩(wěn)定性。在金屬焊合的階段，擠壓力隨著擠壓速度的降低卻升高了，溫度逐漸降低之后，溫度場的變化范圍也發(fā)生了縮小，擠壓力的變化開始變得趨于緩和，但是經(jīng)過多次擠壓速度的論證，發(fā)現(xiàn)當(dāng)擠壓力達(dá)到30mm/min時，焊合的力量最大，提高了焊合的質(zhì)量，同時發(fā)生了一定程度的溫度分布均勻一致的現(xiàn)象。

（2）對于擠壓速度對焊合組織的影響，采用一定的組織晶粒的鑄態(tài)度分析，可以看到基體中的小顆粒在彌散的狀態(tài)下，發(fā)生了一定程度的強(qiáng)化。根據(jù)光學(xué)顯微鏡的觀察結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同的擠壓速度下，鋁合金經(jīng)過擠壓焊合后，在切割完試件之后，從不同擠壓速度的金屬焊合面的顯微組織形態(tài)來看，原始的鑄件組織中，晶粒的尺寸擁有顯著的變形結(jié)果，畸變和溫度的升高在很短的時間同時發(fā)生，再結(jié)晶后，晶粒變大。不同的擠壓速度下，晶粒的變形是不同的，位錯密度不同，導(dǎo)致在再結(jié)晶和回復(fù)的階段，亞晶粒的大小也不同，在金相的圖片上，表現(xiàn)出了晶粒大小和相貌的差異性。隨著擠壓速度的增加，晶粒的碎化變得嚴(yán)重，晶粒的尺寸變的較小，擠壓的速度從80降低到了30mm/min，平均的晶粒的尺寸也隨著擠壓速度的增加而增加，此時晶粒的細(xì)化效果較好，具有明顯的方向性，晶粒的平均尺寸達(dá)到了65.3um。

（3）在擠壓速度不斷變化的前提下，焊合件的單向拉伸強(qiáng)度隨著擠壓速度的增加，不斷降低強(qiáng)度，抗拉的強(qiáng)度隨著擠壓溫度的升高，先抑后揚(yáng)。加壓的速度開始為30mm/min，抗拉的強(qiáng)度達(dá)到了96.33MPa。

表2 擠壓速度對焊合性能影響

3 結(jié)語

擠壓變形穩(wěn)定階段，隨著擠壓速度的升高，擠壓力相對來說有所增加，焊合室中充滿了坯料，焊接階段，對應(yīng)的擠壓速度，從大到小，擠壓力的最大值也出現(xiàn)了順次的變化。通過對擠壓過程溫度場的模擬，發(fā)現(xiàn)擠壓的速度與擠壓的溫度變化是成正比的。擠壓的速度為60mm/min 的時候，焊合區(qū)域的最大溫度升高達(dá)到了5.7℃。不同的擠壓速度下，晶粒的尺寸也不盡相同，擠壓速度對材料的焊合強(qiáng)度的影響是非常大的，在焊合抗拉強(qiáng)度最小的狀態(tài)下，擠壓的速度達(dá)到了最大，抗拉強(qiáng)度也達(dá)到了一定的峰值。