本申请涉及金属材料挤压成形和热处理，特别是涉及一种高强铝、镁高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法。
背景技术：
1、铝、镁合金是轻量化理想材料，在航空航天、轨道交通和汽车等领域得到越来越广泛的应用，随着铝、镁合金等轻金属材料加工技术的发展，以及节能降耗要求的不断提高，开发短流程、高效节能的生产工艺意义重大。目前，金属材料，特别是铝合金挤压和热处理成形工艺相对成熟，常规工艺有挤压-在线淬火-时效处理和挤压-离线淬火-时效处理两种。在线淬火是对刚挤压出模孔的高温型材进行风冷、雾冷或水冷等方式的淬火，是一种集成度高的短流程工艺。采用该工艺可以大幅度提升生产效率，降低能耗和制造成本。此外，由于挤压过程中牵引机施加的牵引力，可以抑制淬火翘曲，型材的平直度能得到有效保障。离线淬火是挤出后的型材在冷却后重新进入专用加热炉加热到一定温度后出炉淬火。离线淬火相对流程长、能耗高，且淬火过程中型材容易产生翘曲变形。
2、为了实现在线淬火必须满足两个条件。首先，型材出模口温度应高于材料的固溶温度；其次，型材挤出后应在最短的时间内进入淬火区，以防止温度降低到淬火温度以下。在生产实际中，挤压速度大于3m/min，到达淬火冷却装置的时间不超过20s才能满足在线淬火的工艺要求。但是高合金化的铝、镁合金，如7075铝合金、az80镁合金等，挤压成形性差，挤压速度较低(一般小于3m/min)，挤出后降温幅度大，在达到淬火装置前过饱和固溶体会产生二次相析出，影响淬火效果。
3、因此，亟需一种新的在线淬火方法，在挤压出口在线加热后再对型材实施淬火，以保证型材在充分固溶状态下在线淬火效果，同时还可减少由于出口温度波动而导致的产品组织性能不稳定，可实现高强铝、镁合金挤压在线淬火短流程制备工艺。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，能够实现挤压、加热和淬火过程中温度的精准控制，可有效减少由于出口温度波动而导致的产品组织性能不稳定。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、本申请提供了一种高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，所述高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法包括：
4、根据待淬火的型材的内变量，建立多道次成形过程的统一本构模型；所述内变量包括：位错密度、二次相特征和晶粒尺寸；
5、根据统一本构模型，采用机器学习确定对应型材在不同制备阶段热交换系数中随工艺参数的变化规律；
6、建立联合仿真模型；所述联合仿真模型用于对型材挤压过程、在线加热和在线淬火过程以及在线加热淬火过程中型材弯曲变形进行仿真；
7、根据在不同制备阶段热交换系数中随工艺参数的变化规律和仿真模型确定一体化成形工艺参数；所述一体化成形工艺参数包括：挤压机液压系统挤压速度、温度、非接触加热装置电流以及在线淬火系统入水口温度以及出入水流量；
8、根据一体化成形工艺参数对挤压机液压系统、非接触加热装置以及在线淬火系统进行相应控制。
9、可选地，所述联合仿真模型具体包括：利用star-ccm+模型和abaqus模型搭建的主模型、利用deform搭建的从属模型以及利用star-ccm+模型和abaqus模型搭建的主模型；
10、所述star-ccm+模型用于仿真计算在线加热和在线淬火过程，abaqus模型用于仿真计算在线加热淬火过程中型材弯曲变形；star-ccm+模型将计算的温度场结果输入给abaqus模型中用于热计算；
11、所述挤压仿真模型用于仿真计算型材挤压过程；所述挤压仿真模型为联合仿真模型的从属模型；从属模型用于为主模型输入挤压之后型材的温度、应力和应变场分布结果。
12、可选地，通过amesim平台实现主模型和从属模型之间的信息交互传递。
13、可选地，根据统一本构模型，采用机器学习确定对应型材在不同制备阶段热交换系数中随工艺参数的变化规律，之后还包括：
14、根据基于变化规律建立全局温度智能控制模型；
15、基于全局温度智能控制模型，根据挤压机液压系统出口、非接触加热装置出口以及在线淬火系统的入水口的温度，基于变化规律和同步控制模块实时调整挤压速度、非接触加热装置电流以及在线淬火系统出入水流量；
16、根据全局温度智能控制模型获取不同合金在线淬火的临界冷却速度；
17、根据不同合金在线淬火的临界冷却速度动态条件下的cct曲线；
18、根据动态条件下的cct曲线确定在线淬火系统入水口温度；
19、根据在线淬火系统入水口温度确定非接触加热装置与在线淬火系统的距离。
20、可选地，所述非接触式加热装置包括分布式可独立调控的红外线加热元件；分布式可独立调控的红外线加热元件成上下开合的两瓣式结构设置。
21、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
22、本申请提供了一种高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，本发明针对高强铝、镁合金型材由于成形性差，挤压速度较低，挤出后降温幅度大，无法实现在线淬火的难题，通过挤压机液压系统、非接触加热装置以及在线淬火系统再对型材实施在线淬火的方案，以保证型材在充分固溶状态下在线淬透。通过根据在不同制备阶段热交换系数中随工艺参数的变化规律和仿真模型确定一体化成形工艺参数，并根据一体化成形工艺参数对挤压机液压系统、非接触加热装置以及在线淬火系统的同步控制，实现挤压、加热和淬火过程中温度的精准控制，可有效减少由于出口温度波动而导致的产品组织性能不稳定。相对传统挤压后离线淬火，挤压-在线加热-在线淬火不仅可以缩短型材制备流程，降低能耗和制造成本，同时，在牵引力作用下在线淬火还可以减少淬火翘曲。
1.一种高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，其特征在于，所述高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法包括：
2.根据权利要求1所述的高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，其特征在于，所述联合仿真模型具体包括：利用star-ccm+模型和abaqus模型搭建的主模型、利用deform搭建的从属模型以及利用star-ccm+模型和abaqus模型搭建的主模型；
3.根据权利要求2所述的高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，其特征在于，通过amesim平台实现主模型和从属模型之间的信息交互传递。
4.根据权利要求1所述的高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，其特征在于，根据统一本构模型，采用机器学习确定对应型材在不同制备阶段热交换系数中随工艺参数的变化规律，之后还包括：
5.根据权利要求1所述的高强铝、镁合金挤压-在线加热-在线淬火成形方法，其特征在于，所述非接触式加热装置包括分布式可独立调控的红外线加热元件；分布式可独立调控的红外线加热元件成上下开合的两瓣式结构设置。
