熱擠壓
關注創建者：東東1223 創建時間：2016-12-06
熱擠壓的視頻教程
基于DEFORM V11.0 星形套溫擠壓成形工藝分析
溫擠壓成形性能介于冷擠壓和熱擠壓之間，既克服了冷擠壓變形抗力大的難題，又避免了熱加工的過熱、過燒、氧化、脫碳等缺點，所以欲采用溫擠壓先進制造技術制造星形套。
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熱擠壓的實例教程
熱擠壓模及中、小型機鍛模用鋼與熱處理
1.熱擠壓模及中、小型機鍛模的工作條件與性能要求
熱擠壓模工作時，受到壓應力、彎曲應力和脫模的拉應力作用。所受的沖擊載荷比錘鍛模小，但與熾熱金屬接觸的時間比錘鍛模長，工作溫度較錘鍛模高，擠壓不同金屬時溫升也不同，最高可達800一85090。因急冷急熱造成的熱應力也大于錘鍛模，摩擦也更為劇烈。熱擠壓模的主要失效形式是模腔過量塑性變形，反復加熱冷卻而引起的疲勞破壞、熱磨損及表面氧化腐蝕。
中、小型機鍛模的工作條件與熱擠壓模相近，所不同的是所受到的沖擊載荷比熱擠壓模大。因此，中、小型機鍛模的失效形式也與熱擠壓模相近。因而，要求熱擠壓模及中、小型機鍛模具有較錘鍛模更高的耐熱疲勞性、熱穩定性和良好的耐磨性，以及較高的高溫強度和足夠的韌性。
2.熱擠壓模及中、小型機鍛模用鋼
常用的熱擠壓模具及中、小型機鍛模用鋼為鎢系熱作模具鋼和鉻系熱作模具鋼，還有鉻鑰系、鎢鋁系和鉻鉑鎢系等新型的熱作模具鋼以及基體鋼等。
(1)鎢系熱作模具鋼這類鋼的代表性鋼種為傳統的3Cr2W8V鋼，由于其耐熱疲勞性較差，在熱擠壓模方面的應用將會逐漸減少，但在壓鑄模方面的應用較多，故在壓鑄模用鋼中對其作詳細介紹。
(2)鉻系熱作模具鋼鉻系熱作模具鋼的代表性鋼種有4Cr5MoSiV,4Cr5MoSiV1和4Cr5 W2VSi。前兩種相當于美國的H11和H13鋼，4Cr5W2VSi則由4Cr5MoSiV鋼演變而來，由。w二2%代替二Mo=1%O。這三種鋼碳的質量分數均為5%左右，屬于中碳中鉻鋼。
這類鋼的共同特性是:
①因含鉻量較多，具有較高的淬透性，如厚度為150mm的4Cr5MoSiV1鋼件可油冷淬透。
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附件說明： 熱擠壓成型動畫，感興趣的就下去看看吧。
鋁型材熱處理是鋁材加工企業一項重要的工藝，也是工廠要求嚴格的生產工序。它的目的是通過對鋁材的加熱、保溫、冷卻，改變鋁材內部的組織，從而獲得所期望的性能。不同的加熱溫度、不同的保溫時間和不同的冷卻方式，將使金屬獲得不同的組織和性能，使其處于不同的熱處理狀態。
變形鋁合金分為熱處理不可強化鋁合金和熱處理可強化鋁合金兩大類。如圖3—5—1所示。
圖3—5—1鋁合金分類示意圖
熱處理不可強化的變形鋁合金如圖中合金元素的含量在1區范圍內，或少數合金雖然含量超過1的范圍，但強化效果不明顯 的鋁合金。這類合金一般都有良好的抗蝕性，常稱為防銹鋁合金。屬于不能熱處理強化的變形鋁合金主要有純鋁、Al－Mg系和Al－Mn系的合金。如 l060，1050，1100(純鋁)，5A02，5A03，5A06，5056，5456，5083(A1－Mg系)等和3A21(Al－Mn系)等。
熱處理可強化的變形鋁合金其合金元素含量在2區范圍內，通過熱處理可顯著提高本身的力學性能。屬于這類的變形鋁合金有：
1)Al－Cu－Mg系(硬鋁)2A01，2A10，2A11，2A12，2A06，2A16等。
2)Al－Cu－Mg－Zn系(超硬鋁)7A03，7A04，7A09，7A10等。
3)Al－Cu－Mg－Si系(鍛鋁)6A02，2A50，2B50，2A70，2A80，2A90，2A14，6061，6063等。
擠壓鋁型材的熱處理方式主要有淬火、自然時效、人工時效、回歸處理、退火。產品的熱處理狀態有：
T1——熱擠壓冷卻后自然時效狀態；
T4——熱擠壓淬火加自然時效狀態；
T5——熱擠壓冷卻后人工時效狀態；
T6——熱擠壓淬火加人工時效狀態；
0——經完全退火的狀態。
展開 因此最大擠壓力不得超過560kN，超過此值，中間段剛度不足，不能產生足夠抵抗擠壓力的支撐，縮徑擠壓時鋼管會產生變形。
一次冷擠壓成形模擬
采用一次冷擠壓成形，模具剖面結構如圖2 所示，成形分析結果如圖3 所示。由圖3 可知，采用一次冷擠壓成形工藝，最大成形力達1200kN。未變形區的變形抗力達到屈服極限，發生軸向塑性失穩，中間部分產生扭曲變形，因此一次冷擠壓成形方案不可行。
圖2 一次冷擠壓模具
圖3 一次冷擠壓工件彎曲變形
一次熱擠壓成形模擬
上述采用一次冷擠壓成形不能成功，擬采用加熱成形方案，熱成形能極大減小成形力。
擬采用一次熱擠壓成形方案。說明：為了加快模擬計算速度，采用1/2 對稱模型，工件擠壓端500mm 長度先加熱到1000℃。模擬結果如圖4 所示。一次擠壓成形力約為400kN，由于一次擠壓減徑量過大，加熱長度較大，鋼管加熱段強度較低，擠壓過程中加熱段出現折疊缺陷，一次加熱擠壓成形方案不可行。
圖4 一次熱擠壓成形工件產生堆疊
分兩次冷擠壓成形模擬
分兩次減徑：第一次減徑至φ110mm，第二次減徑至φ80mm，模具結構如圖5、圖6 所示。第一擠的成形模擬結果如圖7 所示，由此可知，采用兩次冷擠壓方案，第一擠擠壓力達約1100kN，遠大于鋼管的最大許用擠壓力，鋼管中段產生失穩并產生塑性變形，因此第一擠減徑到φ110mm 的冷擠壓方式不能成形。
圖5 第一擠模具
圖6 第二擠模具
圖7 第一擠工件產生扭曲變形
分兩次熱擠壓成形模擬
分兩次減徑：第一次減徑至φ110mm，第二次減徑φ80mm。軸端500mm 長度一次性加熱，加熱溫度為1000℃。
展開 基于該模型，可以在車輛的儀表板上安裝一個警告信息系統，當電池系統的狀態達到失控臨界條件時發出警告，從而使車內人員可以在電池發生熱失控之前安全逃離。
關于未來的發展方向，我認為我們必須結合基于大數據的AI或機器學習技術。首先基于電芯級的分析，我們可以構建用于參考的大數據，所有狀態變量都可以保存為隨時間變化的充放電情況的函數。然后通過模組級別的分析將這些狀態數據與機械外力關聯起來，最后運用在一個動力電池包的碰撞測試中。我認為這將是邁向AI或機器學習方法的第一步。
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文章來源：2022 第五屆LS-DYNA技術論壇
視頻鏈接：LS-DYNA中鋰電池的電化學-熱-結構耦合擠壓、針刺模型
技術校對：董驍， Ansys高級應用工程師；整理編輯：俞琴
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www.yqgqt.org.cn/training/details/ansys）；Fluent模塊專攻流-熱-固耦合分析，針對電池包液冷系統、發動機散熱通道等場景，通過20+復雜工況案例，教授流場與熱場的耦合設置技巧（鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/fluent）；LSDYNA模塊聚焦瞬態沖擊熱應力問題，結合15+實戰項目（如汽車保險杠碰撞熱應力、電池包擠壓熱失控仿真
為了對電池系統的安全狀態進行評估分析，通過對某高比能電池進行試驗并通過LS-DYNA進行仿真分析兩個方面建立評價體系，首先對其進行放電容量檢測，確認樣品信息的一致性，然后對電池單體進行擠壓試驗與仿真分析，擠壓過程中分析其受力變化特性與擠壓推進位移的關系，最后擠壓至單體熱失控，因在試驗過程中無法判斷擠壓后電池變形的真實情況，進而通過仿真分析的方法，判斷電池在擠壓過程中的變形量演變過程。
本文將介紹一種對電池碰撞安全進行仿真分析的工作流程。該流程基于LS-DYNA求解器，通過對力、熱、電、電化學等多物理場耦合，搭建起了一套電池安全仿真框架，可對電動汽車發生碰撞時的電池情況進行模擬分析。
背景介紹
文章來源：2022 第五屆LS-DYNA技術論壇
視頻鏈接：LS-DYNA中鋰電池的電化學-熱-結構耦合擠壓、針刺模型
技術校對：董驍， Ansys高級應用工程師；整理編輯：俞琴
圖1 型材截面
圖2 初始上模結構
1.2 初始方案分析
模擬分析采用專用鋁型材熱擠壓模擬分析軟件Inspire，模擬分析和試模的工藝參數如表1所示。
BMD是一種以擠壓為基礎的金屬AM工藝，其中金屬組件是由粉末填充的熱塑性介質擠壓而成。BMD技術使用STL文件和本地CAD文件作為輸入。一旦文件被處理，該部件是用金屬粉末和粘合劑(蠟和聚合物粘合劑)制備的加熱金屬棒擠壓而成。一旦印刷，粘合劑被去除，通過粘合過程，然后燒結，導致金屬顆粒致密。
文／司宗青·蘇州虹逸重工科技有限公司
雙工位雙向臥式框架伺服數控擠壓液壓機(圖1 和圖2)，主要適用于借助專用模具和步進梁輸送工件機構或桁架機器人的工況，可實現圓管材、圓棒料以及方材等兩端同時同步高效熱(冷)擠壓成形新工藝，是專門用于滿足汽車車橋、火車車輛輪軸、汽車半軸、汽車傳動軸的臥式擠壓液壓機，是車輛行業特種鍛造專用液壓機。
通過1D仿真來模擬驗證電池的老化、循環壽命，低溫析鋰等情況，結合電池包的3D模型，實現電池包在熱、震動、擠壓、穿刺狀態下的電池安全性驗證。
完整版可以報名參加本次線上研討會，工作人員會把完整版發送至注冊郵箱：
https://3ds.tbh5.com/dianchi/EventDetail.aspx?eid=651&f=bestway
鋁型材熱擠壓是一個高溫高壓下大變形的過程。擠壓力、焊合質量、鋁型材表面質量與機械性能都與溫度有關。圖6所示是坯料的溫度場分布云圖，從圖6中可知坯料在與工模具接觸處雖然有摩擦熱的產生，但由于模具的溫度比坯料的低，且較易向空氣中散熱，所以溫度升高幅度不大，甚至溫度降低。擠壓筒中部和分流孔中部由于劇烈變形而產生的塑性變形熱難以擴散，所以溫度升高幅度較大。在工作帶處變形最為劇烈，溫度最高。
圖4 不同溫度下各部位管材力學性能
結束語
⑴利用260MN、680MN壓機機組對TA2大口徑管材進行熱擠壓，在TA2相轉變溫度以下，晶粒得到了明顯細化，在TA2相轉變溫度以上，晶粒雖然得到破碎，晶粒形貌發生了變化，但晶粒尺寸沒有明顯細化。
⑵采用熱擠壓工藝生產的大口徑TA2管材頭部、中部、尾部力學性能具有較好的穩定性和均勻性。
