[發(fā)明專利]鋁合金復(fù)合鑄錠的動態(tài)軋制模擬方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108256133B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寶健
• 申請（專利權(quán)）人: 格朗吉斯鋁業(yè)（上海）有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

本發(fā)明公開一種鋁合金復(fù)合鑄錠的動態(tài)軋制模擬方法，以及結(jié)晶裝置和芯材扁錠。所述方法包括：現(xiàn)場實時收集軋機軋制過程的各項工藝參數(shù)；將復(fù)合鑄錠劃分單元網(wǎng)格；利用有限元仿真軟件基于各項工藝參數(shù)進(jìn)行三維有限元分析，根據(jù)單元網(wǎng)格的劃分規(guī)則建立有限元三維動態(tài)軋制模型；結(jié)合復(fù)合鑄錠軋制特性模擬在熱軋條件下金屬的流變；獲取不同層金屬在軋制結(jié)束后的厚度比例，得出復(fù)合率的分布情況；改變復(fù)合鑄錠中芯材扁錠的尺寸參數(shù)，模擬在熱軋條件下金屬的流變以得出不同情況下的復(fù)合率分布。本發(fā)明通過建立動態(tài)軋制模型得到的尺寸參數(shù)改進(jìn)結(jié)晶裝置來調(diào)整芯材扁錠的形狀，避免復(fù)合鑄錠在軋制完成后邊部區(qū)域的復(fù)合層厚度與其他部位的差異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及鋁合金鑄造加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金復(fù)合鑄錠的動態(tài)軋制模擬方法，以及該模擬方法在芯材扁錠及其結(jié)晶裝置的構(gòu)造中的應(yīng)用，適用于復(fù)合鋁材特別是熱交換器復(fù)合鋁材加工過程中使用到的芯材扁錠。

背景技術(shù)

鋁合金復(fù)合鑄錠是指具有兩層或者兩層以上功能不同的結(jié)構(gòu)層的鋁材，其是制造散熱器、熱交換器的重要材料，廣泛應(yīng)用于汽車、空調(diào)等行業(yè)。熱交換器用的復(fù)合鋁材需要釬焊，所以復(fù)合層中一般有適用于釬焊的硅料復(fù)合層，另外還有與熱交換介質(zhì)接觸的所謂觸水層。芯層為復(fù)合鋁材主體層，其起到的主要作用是材料強度支撐和耐腐蝕。芯材和復(fù)合材都是使用半連續(xù)鑄造的扁錠，復(fù)合層扁錠經(jīng)過熱軋后成為復(fù)合板，將復(fù)合板按要求堆疊到芯材扁錠上后便成為復(fù)合鑄錠。

復(fù)合率是指復(fù)合層厚度在材料總厚度中的比例，是復(fù)合材料一個重要的質(zhì)量指標(biāo)。從鑄錠狀態(tài)到成品狀態(tài)，復(fù)合鑄錠經(jīng)歷軋制過程，然而在這個過程中隨著軋制道次的增加，每一層的金屬都會發(fā)生流變，在流變過程中邊部金屬的流動最大，所以邊部復(fù)合率的變化較其他區(qū)域更大。因而，復(fù)合鑄錠在軋制完成后存在不同區(qū)域復(fù)合層厚度的差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，針對鋁合金復(fù)合鑄錠的芯材扁錠的形狀進(jìn)行改進(jìn)，減少成品復(fù)合鑄錠材料邊部的復(fù)合率狀況，提高利用率。

為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種鋁合金復(fù)合鑄錠的芯材扁錠的動態(tài)軋制模擬方法，其中，所述模擬方法包括以下步驟：現(xiàn)場實時收集軋機軋制過程的各項工藝參數(shù)；將復(fù)合鑄錠劃分單元網(wǎng)格；利用有限元仿真軟件基于各項工藝參數(shù)進(jìn)行三維有限元分析，根據(jù)單元網(wǎng)格的劃分規(guī)則建立有限元三維動態(tài)軋制模型；結(jié)合復(fù)合鑄錠軋制特性模擬在熱軋條件下金屬的流變；獲取不同層金屬在軋制結(jié)束后的厚度比例，得出復(fù)合率的分布情況；改變復(fù)合鑄錠中芯材扁錠的尺寸參數(shù)，模擬在熱軋條件下金屬的流變以得出不同情況下的復(fù)合率分布。

通過上述動態(tài)軋制模擬方法，針對具有不同尺寸參數(shù)的芯材扁錠模擬復(fù)合率分布情況從而得到芯材扁錠的最優(yōu)化的尺寸參數(shù)，由此改善了復(fù)合鑄錠在軋制完成后邊部區(qū)域的復(fù)合層厚度，減少了該區(qū)域復(fù)合層厚度與其他部位的差異。

在某些優(yōu)選實施方式中，所述復(fù)合鑄錠軋制特性包括復(fù)合鑄錠的材料特性、接觸摩擦特性，以及軋機孔型與鑄錠之間的相對運動特性。

在某些優(yōu)選實施方式中，所述芯材扁錠的尺寸參數(shù)包括芯材扁錠的寬度和芯材扁錠的邊緣區(qū)域的傾斜角度，通過模擬而得的復(fù)合率分布確定芯材扁錠的邊緣區(qū)域的斜面參數(shù)。以這種方式，通過調(diào)整復(fù)合鑄錠中芯材扁錠的形狀，尤其是芯材扁錠的邊緣區(qū)域的形狀，可以減少成品材料邊部的復(fù)合率狀況，提高利用率。

結(jié)晶裝置是鋁合金鑄錠設(shè)備中關(guān)鍵的部件，結(jié)晶裝置的性能對于提高鋁合金扁錠生產(chǎn)率，以及保證扁錠質(zhì)量都起到至關(guān)重要的作用。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種鋁合金復(fù)合鑄錠的芯材扁錠的結(jié)晶裝置，其中，所述結(jié)晶裝置具有矩形本體和成形芯材扁錠的成型孔，其中所述成型孔根據(jù)上述動態(tài)軋制模擬方法獲得的復(fù)合率的分布來構(gòu)造。

在某些優(yōu)選實施方式中，所述成型孔的邊緣具有倒角。

優(yōu)選地，所述倒角為5至10°。

在某些優(yōu)選實施方式中，所述倒角通過設(shè)置楔形塊來構(gòu)成。