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散热器铝型材挤压的数值模拟

陈彪彪;邝卫华

【摘要】采用基于A-L-E算法的HyperXtrude软件,建立有限元分析模型,对散热

器铝合金型材挤压过程进行了稳态流动仿真,获得了型材的位移分布和速度分布图,

模拟结果与生产实际吻合较好;针对试模出现的问题,对出口速度分布和应力分布进

行分析,提出在下模增加阻流台和修改工作带方案,有效地解决了初始模具设计中速

度分布不均的问题;最后针对装配后型材平面度达不到要求这一缺陷,对模具工作带

进行调整优化,用优化后的模其生产的型材可以装配使用.

【期刊名称】《轻合金加工技术》

【年(卷),期】2012(040)004

【总页数】5页(P47-51)

【关键词】数值模拟;稳态流动;阻流台;装配

【作者】陈彪彪;邝卫华

【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料

与能源学院,广东广州510006

【正文语种】中文

【中图分类】TG375.4;TG379

铝型材具有比强度高、外形美观、耐腐蚀、易于回收等优点，被广泛应用于建筑、

铁路运输、航空航天及通信等领域。铝制散热器是由6063铝合金挤压型材焊接或

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组装而成的，具有散热量大、重量轻、外形美观等优点，已成为现代生活中逐步取

代其他散热器产品的首选品种。6063铝合金散热器型材结构比较复杂，壁厚较薄，

且具有较高的耐压强度和良好的表面质量。挤压6063铝合金散热片的常见质量问

题可分为三大类:形状及尺寸公差问题，表面质量问题，力学性能不均匀问题。模

具的设计与制造是影响型材质量的重要因素之一，传统的型材挤压模具设计主要依

靠工程类比和设计经验，造成大量人力与物力的浪费，而且严重影响生效率和产品

质量。将数值模拟技术引入挤压模具设计中，通过在计算机上模拟试模，能够得到

铝合金在模腔内的变形信息，由此可以判断型材产品有无扭拧、弯曲、波浪等缺陷，

从而评价工艺及模具结构设计是否合理，及时修改工艺和设计参数，代替费时费力

的试模及返修过程［1－3］。

目前挤压工艺的数值模拟研究大多使用基于拉格朗日格式的有限元法(Finite

ElementMethod，FEM)和基于Euler格式的有限体积法(FiniteVolume

Method，FVM)，但二者在模拟大变形的挤压过程时都有一定的局限性。任意拉

格朗日-欧拉(ArbitraryLagrangianEulerian，ALE)算法吸收了拉格朗日和欧拉算

法的优点，克服了各自的不足，通过引入一个独立于物质构型和空间构型的参考构

型，使得计算网格能够任意移动，从而避免了单元畸变以及自由界面追踪所带来的

问题，是分析型材挤压这类大变形问题非常有效的方法［4－6］。

本文选取一空调散热器型材为研究对象，针对挤压出来的型材并不能很好的装配使

用，表现为组合后平面度达不到要求的问题。对最初的设计方案进行数值模拟，提

出修改意见，再次设计模具，并进行第二次模拟，生产出合格的型材，并可以装配

使用，模拟结果与生产中对比吻合较好，可以指导设计修改模具。

1模具设计与模型建立

1.1试验描述

图1型材截面图Fig.1Profilesection(inmm)

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图1是用某一模具生产厂的型号为GY-598的模具生产出来的型材断面，其中最

小壁厚为1.0mm，截面积为629.28mm2，该型材是使用16.5MN挤压机、直