[发明专利]一种铝合金型材聚氨酯芯等径角挤压方法

说明书

本发明实施例公开了一种铝合金型材聚氨酯芯等径角挤压方法，所述铝合金型材为方形合金管，其包括：S1、将方形合金管其中一个变形平面划分为三个区域；S2、获取所述三个区域内对应的合金和橡胶上的压力分析模型；S3、创建所述三个区域对应的径向剪应力的模型；S4、创建所述三个区域内部和外部零件对应的径向分析方程；S5、获取在压制过程中用于显示变形平面上管子的形状和尺寸变化参数即径向厚度比；S6、获取另一显示变形平面上管子的形状和尺寸变化参数即横向厚度比；S7、基于所述径向厚度比以及横向厚度比，对所述铝合金型材进行变形预测。本发明可保持良好的截面形状及尺寸，其中不论横纵截面均可在等径角挤压过程中维持初始精度。

技术领域

本发明涉及大塑性变形技术领域，尤其涉及一种铝合金型材聚氨酯芯等径角挤压方法。

背景技术

铝合金型材因其形状复杂，故可应用在航空、航天、汽车、船舶、机械、建筑、装潢等领域。铝合金比重较轻，可大幅减轻工业成品重量，节约燃油能源消耗，同时因型材的空心结构可以进一步减轻重量。作为拥有材料轻量化与结构轻量化的双重轻量化材料——铝合金型材正越来越多的成为国民工业中不可或缺的重要材料产品。有数据统计，全世界铝材产量超过六千万吨，其中铝合金型材产品约占90％左右。这类产品因具有特殊的功能和用途，尺寸需具有极高精度。同时铝合金型材作为各个应用领域中关键的力学承载部件，其结构强度同样需要满足严苛的要求，以综合力学性能为保证的轻量化才能真正得以应用和实现。

现今铝合金型材的生产制造大多采用分流模挤压或铸造等加工方式，在加工过程中，有限的变形量无法给予型材理想的力学性能提升，同时型材的尺寸也无法在变形中得到有效地保持。根据塑性加工领域经典的霍尔佩奇公式，需要给予材料剧烈变形方可获得足够细小的晶粒尺寸，从而使得材料获得理想的力学性能提升。但需要指出，剧烈塑性变形方法又称大塑性变形方法(SPD，Severe Plastic Deformation)的发明主要针对块状固体或板带类材料，并不适用于空心型材的加工制造。

如图1所示，图1(a、b)分别为等径角挤压方法和高压扭转方法，其主要针对块状固体材料；如图1(c)为累积叠轧方法，其主要针对板带材。与此类方法类似的还有一些其他针对实心材料的大塑性变形方法，但如若变形材料为空心结构，则材料的空心结构在变形中便不能得以有效维持，因此上述方法均无法有效地对空心型材进行大塑性变形加工。

如图2(a)，图2(b)和图2(c)分别为旋转挤压法，高压管扭转法以及管材径角挤压法。上述方法借助一定的固定或者旋转管芯，在给予管材大塑性变形的同时良好地维持了管材的截面尺寸精度。但需要指出，上述针对管材的大塑性变形方法在使用时，管材均需具有回转对称结构，且截面中心不可具有复杂结构。如若需对复杂结构铝合金型材进行大塑性变形，则上述方法均不可适用。

为将针对块状材料的大塑性变形方法应用至中空材料，Nagasekhar和Jafarlou分别将沙子和液压油填装至管材中，通过上述可变形芯材的使用管状材料得以采用等径角挤压方法进行大塑性变形过程。但仍需指出，沙芯破坏了材料内壁的表面质量，而液压油芯的剪切力变化机理较为复杂，型材截面控制效果有限。为解决上述问题，Mufadi和Ebrahimi尝试将聚氨酯材料装填入铝合金管中，并通过等径角挤压方式完成了对铝合金管材的大塑性变形。但仅将管材作为极其特殊的型材种类，其变形特点与复杂型材相差甚远。管材具有回转体结构，同时管材的变形仅仅集中在管壁，管壁与中心部分之间的应力应变传递关系并不明确，如何将更为复杂的铝合金型材添加聚氨酯软芯，建立应力应变在铝合金与聚氨酯芯材间的传递关系，并最终在等径角挤压过程中实现对复杂型材的剧烈塑性变形成为现今亟需解决的关键问题。

发明内容

基于此，为解决在现有技术所存在的不足，特提出了一种铝合金型材聚氨酯芯等径角挤压方法。

一种铝合金型材聚氨酯芯等径角挤压方法，所述铝合金型材为方形合金管，其特征在于，包括：