工業(yè)鋁型材擠壓過程中的溫度變化

工業(yè)鋁型材擠壓溫度和擠壓速度是擠壓過程中的兩個(gè)基本參數(shù)。塑性變形區(qū)的溫度必須與金屬塑性最好的溫度范圍相適應(yīng)。

塑性變形區(qū)的溫度取決于坯料和工具的加熱溫度、變形熱以及被周圍介質(zhì)所吸收的熱量。工業(yè)鋁型材擠壓速度或金屬流動(dòng)速度越大，被周圍介質(zhì)吸收的熱量就越少，則塑性變形區(qū)的溫度就越高，反之亦然。在一定的變形程度下，或者是選擇合適的預(yù)熱溫度，或者是選擇合適的變形速度，都可以使塑性變形區(qū)的溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)變形速度較小時(shí)，必須提高預(yù)熱溫度。而變形速度較大時(shí)，則必須降低預(yù)熱溫度。因此，利用“錐形”加熱和冷卻模具的方法可獲得較高的擠壓速度。

隨著擠壓條件的變化，擠壓過程中的擠壓溫度和擠壓速度是不斷變化的。

在擠壓工業(yè)鋁型材時(shí)，擠壓溫度較低（400-500℃），擠壓速度很慢（低于25mm/s），而且型材的導(dǎo)熱性很高，所以在計(jì)算塑變區(qū)的溫度場(chǎng)時(shí)必須考慮由擠壓金屬的熱傳導(dǎo)和金屬與擠壓工具之間的熱交換而引起的溫度變化。



為了計(jì)算擠壓時(shí)的溫升，蘇聯(lián)學(xué)者斯捷尼爾提出了以下公式：

Δt=APo/cργ-Δto｛1-exp[-8b1/庚號(hào)下π（b1+b2）庚號(hào)下（η/Pe]｝
式中Δt---擠壓時(shí)的溫升，℃；
     A----熱功當(dāng)量；
     Po---在塑變區(qū)中計(jì)算溫度變化斷面上的單位擠壓力；
     c---擠壓金屬的比熱容；
     ρ--- 擠壓金屬的密度； 
    Δto---毛坯和擠壓筒的初始溫度差，℃；
    b1，b2---分別為擠壓筒和毛坯金屬的蓄熱系數(shù)；
   γ---取決于Pe和η值的系數(shù)
   η---擠壓軸行程長(zhǎng)度與擠壓筒內(nèi)徑的比例，η=h/D；
   Pe---彼克列準(zhǔn)數(shù)，Pe=v.D/a；
   v---擠壓速度，mm/s；
   D---擠壓筒內(nèi)徑，mm；
   h---擠壓軸行程長(zhǎng)度，mm；
   a---熱擴(kuò)散率，m2/s。

把擠壓金屬和工具材料的熱力學(xué)物理常數(shù)值代入式中，可大大簡(jiǎn)化計(jì)算過程。

         Δt=3.5×10﹣6·Poγ-Δto(1-e1.6庚號(hào)下η/Pe）

在工業(yè)鋁型材擠壓過程中的溫升對(duì)工具的溫度和擠壓力的大小都有一定的影響，因此，在設(shè)計(jì)和使用擠壓工模具時(shí)均應(yīng)充分考慮這一因素。

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