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工业加热:冶金温压成形过程的有限元分析

2023-12-13
摘要:本文利用有限元方法建立温度场和电磁场的数学模型,再通过热-机耦合有限元分析方法探究温压成形过程,最终得出在不同半径、温度下零件密度的变化情况。

  【作 者】孙健;韦源源

  冶金技术具备低能耗、高效率等优势,利用灵活的材料配方可制造出各种各样的零件,特别适用于复合材料加工。在加工过程中,通过对制造过程进行严格控制来提高产品精度,保证成品尺寸稳定性。这些优势使冶金零件普遍应用在发动机及一些机械工具中,市场前景广阔。温压成形工艺的发展扩大了冶金零件的使用范围,其具有如下优势:提高零件密度,经过烧结后的零件密度通常在7.25~7.70g/cm-3,与冷压工艺相比力学性能有所提高;脱模力低,可提高成品率;制造成本低,工艺简单,降低生产成本;制造过程便于控制,参数可通过计算机调整,避免产品质量受到影响。

  本文利用有限元方法建立温度场和电磁场的数学模型[3],再通过热-机耦合有限元分析方法探究温压成形过程,最终得出在不同半径、温度下零件密度的变化情况。

  【结 论】

  随着工业快速发展,对零件的需求量逐渐提高,冶金温压成形不仅工艺简单,而且能满足批量生产需求。为提高零件质量,本文利用有限元分析方法探究温压成形过程,分析温压成形系统结构和相关制造技术,保证温压成形过程符合实际要求,利用有限元分析方法描述温压成形过程。模拟结果表明,零件密度和温度、摩擦因数有关,摩擦因数越小,制造的零件密度分布越匀称;另外对于压制力而言,不宜过大,需要结合脱模力进行选择。

  虽然冶金温压技术发展较为成熟,但还需从下述方面进一步提高产品质量:扩大材料选择范围,可尝试钛、铝等金属的温压;开发快速温压等新型工艺;拓宽温压产品的应用路径。

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