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工业铝型材挤压过程中的温度变化

工业铝型材挤压温度和挤压速度是挤压过程中的两个基本参数。塑性变形区的温度必须与金属塑性最好的温度范围相适应。

塑性变形区的温度取决于坯料和工具的加热温度、变形热以及被周围介质所吸收的热量。工业铝型材挤压速度或金属流动速度越大,被周围介质吸收的热量就越少,则塑性变形区的温度就越高,反之亦然。在一定的变形程度下,或者是选择合适的预热温度,或者是选择合适的变形速度,都可以使塑性变形区的温度保持在规定的范围内,当变形速度较小时,必须提高预热温度。而变形速度较大时,则必须降低预热温度。因此,利用“锥形”加热和冷却模具的方法可获得较高的挤压速度。

随着挤压条件的变化,挤压过程中的挤压温度和挤压速度是不断变化的。

在挤压工业铝型材时,挤压温度较低(400-500℃),挤压速度很慢(低于25mm/s),而且型材的导热性很高,所以在计算塑变区的温度场时必须考虑由挤压金属的热传导和金属与挤压工具之间的热交换而引起的温度变化。

为了计算挤压时的温升,苏联学者斯捷尼尔提出了以下公式:

Δt=APo/cργ-Δto{1-exp[-8b1/庚号下π(b1+b2)庚号下(η/Pe]}

Δt---挤压时的温升,℃;

A----热功当量;

Po---在塑变区中计算温度变化断面上的单位挤压力;

c---挤压金属的比热容;

ρ--- 挤压金属的密度; 

Δto---毛坯和挤压筒的初始温度差,℃;

b1,b2---分别为挤压筒和毛坯金属的蓄热系数;

γ---取决于Pe和η值的系数

η---挤压轴行程长度与挤压筒内径的比例,η=h/D;

Pe---彼克列准数,Pe=v.D/a;

v---挤压速度,mm/s;

D---挤压筒内径,mm;

h---挤压轴行程长度,mm;

a---热扩散率,m2/s。

把挤压金属和工具材料的热力学物理常数值代入式中,可大大简化计算过程。

Δt=3.5×10﹣6·Poγ-Δto(1-e1.6庚号下η/Pe)

在工业铝型材挤压过程中的温升对工具的温度和挤压力的大小都有一定的影响,因此,在设计和使