Narzędzia help

Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
cannonical link button

http://yadda.icm.edu.pl:80/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-article-BUJ8-0013-0006

Czasopismo

Computer Methods in Materials Science

Tytuł artykułu

Simulation of steady - state extrusion through a hollow die using HyperXtrude FE software

Autorzy Liu, G.  Huang, K.  Zhou, J.  Duszczyk, J. 
Treść / Zawartość
Warianty tytułu
PL Symulacja stacjonarnego wyciskania przez matrycę mostkową z wykorzystaniem programu MES HyperXtrude
Języki publikacji EN
Abstrakty
EN Die design for light-metal extrusion relies on the experience of the die designer. Die performance is only known after the die is manufactured and tested on the extrusion press. The die designer needs a tool that can provide an insight into metal flow through the die at the design stage. The extrusion process engineer needs the same tool to set optimum process parameters for the highest possible productivity and product quality. Computer simulation based on the finite element (FE) method can be such a tool, if software, materiał model, material data, boundary conditions and simulation parameters are all appropriate to represent the real process. The majority of commercial FE codes are based on the updated Lagrangian approach. Using these codes to simulate the industrial extrusion process with large billet and tooling sizes is time-consuming. HyperXtrude is an FE code based on the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) approach and needs far less time to simulate the process in the steady state. The present study was aimed at assessing the capabilities of HyperXtrude to simulate the extrusion process through a porthole die to produce a rectangular tube. The effects of billet temperature, heat transfer between billet, die and air, and ram speed on the extrusion pressure and extrudate temperature were investigated. The extrudate temperature was found to keep rising during steady-state extrusion and the amplitude in the range of 40-90 centigrade depending on the billet temperature. Being different from the heat transfer coefficient between the billet and die, the heat transfer coefficient between the die and surrounding air strongly influenced the extrudate temperature and extrusion pressure. Increasing ram speed led to monotonous increases of the workpiece temperatures inside the container and die welding chamber, while the effect on the pressures inside the container and die welding chamber was complicated by heat generation.
PL Projektowanie matryc do wyciskania metali lekkich opiera się na doświadczeniu projektanta. Efektywność matrycy jest widoczna dopiero po jej wyprodukowaniu i po wykonaniu prób wyciskania. Dlatego projektanci matryc potrzebują na różnych etapach projektowania narzędzi, które dostarczą im informacji o schemacie płynięcia metalu przez matrycę. Takiego samego narzędzia potrzebują inżynierowie w produkcji aby móc dobrać optymalne parametry procesu ze względu na własności wyrobu i wydajność. Numeryczne symulacje metodą elementów skończonych są takim narzędziem, o ile program, model materiału, warunki brzegowe i parametry symulacji są prawidłowo dobrane do danego procesu. Większość komercyjnych programów MES opiera się na sformułowaniu updated-Lagrangian. Zastosowanie tych programów do symulacji procesów przemysłowych charakteryzujących się dużą długością kęsa jest bardzo czasochłonne.Program MES HyperXtrude opiera się na sformułowaniu Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) i wymaga znacznie krótszych czasów obliczeń. Celem niniejszej pracy jest ocena możliwości programu HyperXtrude w zakresie symulacji procesu wyciskania rur o przekroju prostokątnym przez matrycę mostkową.Badano wpływ temperatury kęsa, warunków wymiany ciepła między kęsem a pojemnikiem i otaczającym powietrzem oraz prędkości   tłoka  na  naciski   oraz  na  temperaturę  wypraski. W czasie stacjonarnego wyciskania temperatura wypraski wzrastała w zakresie 40-90 centigrade, zależnie od temperatury wsadu. Zaobserwowano  znaczny wpływ  współczynnika  wymiany ciepła między wypraską i otaczającym powietrzem, który jest znacząco różny   od   współczynnika   wymiany   ciepła   z   pojemnikiem. Zwiększenie prędkości tłoka prowadzi  do ciągłego wzrostu temperatury wewnątrz pojemnika i  w komorze zgrzewania. Wpływ tej prędkości na naciski w pojemniku i w komorze zgrzewania jest złożony ze względu na generowanie ciepła dkształcenia.
Słowa kluczowe
EN extrusion   finite element method   aluminium  
Wydawca Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
Czasopismo Computer Methods in Materials Science
Rocznik 2011
Tom Vol. 11, No. 2
Strony 259--264
Opis fizyczny Bibliogr. 10 poz., rys.
Twórcy
autor Liu, G.
autor Huang, K.
autor Zhou, J.
autor Duszczyk, J.
  • Department of Materials Science and Engineering, Delft University of Technology, Mekelweg 2, 2628 CD Delft, The Netherlands School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China, J.Zhou@tudelft.nl
Bibliografia
Arif, A.F.M., Sheikh, A.K., Qamar, S.Z., 2003, A study of die failure mechanisms in aluminium extrusion, J. Mater. Process. Technol., 134,318-328.
Donati, L., Tomesani, L., 2005, The effect of die design on the production and seam weld quality of extruded alumin¬ium profiles, J. Mater. Process. Technol. 164-165, 1025-1031.
Fang, G., Zhou, J., Duszczyk, J., 2009, FEM simulation of aluminium extrusion through two-hole multi-step pocket dies, J. Mater. Process. Technol. 209, 1891-1900.
Kloppenborg, T., Schikorra, M., Schomacker, M., Tekkaya, A.E., 2008, Numerical optimisation of bearing length in composite extrusion processes, Key Eng. Mater., 367, 47-54.
Li, L., Zhang, H., Zhou, J., Duszczyk, J., Li, G.Y., Zhong Z.H., 2008, Numerical and experimental study on the extrusion through a porthole die to produce a hollow magnesium profile, Mater. Design, 29, 1190-1198.
Liu, G., Zhou, J., Duszczyk, J., 2007a, Prediction and verification of temperature evolution as a function of ram speed during the extrusion of AZ31 alloy into a rectangular section, J. Mater. Process. Technol., 186, 2007, 191-199.
Liu, G., Zhou, J., Duszczyk, J., 2007b, Finite element analysis of magnesium extrusion to produce a cross-shaped pro¬file, ASME J. Manuf. Sci. Eng., 129, 607-614.
Liu, G., Zhou, J., Duszczyk, J., 2008, FE analysis of metal flow and weld seam formation in a porthole die during the ex¬trusion of a magnesium alloy into a square tube and the effect of ram speed on weld strength, J. Mater. Process. Technol. 200, 185-198.
Miles, N., Evans, G., Middleditch, A., 1997, Bearing lengths for extrusion dies: rationale, current practice and requirements for automation, J. Mater. Process. Technol., 72, 162-176.
Sheppard, T., 1999, Extrusion of Aluminium Alloys, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.
Kolekcja BazTech
Identyfikator YADDA bwmeta1.element.baztech-article-BUJ8-0013-0006
Identyfikatory