楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.      

楔横轧蜗杆轴毛坯成形技术研究

针对蜗杆轴应用范围广、需求量大,目前加工效率低的难题,提出了楔横轧蜗杆轴轧制方法.介绍了楔横轧蜗杆轴设计思想及成形基本原理,采用有限元模拟蜗杆轴轧制过程并在楔横轧机上对相同工况进行实验验证,得到轧件质量较好,与模拟结果基本相同.研究结果表明,楔横轧轧制蜗杆轴毛坯技术是一种高效、可行的轧制技术,它对于楔横轧技术的研究、推广以及蜗杆轴工业生产自动化发展具有重要的现实意义.     

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.      

板式楔横轧轧件成形过程几何模拟

在对板式楔横轧轧制过程分析的基础上,建立了楔横轧入轧制和展宽轧制过程轧件变形的数学模型。探讨了轧制过程中轧件滚动半径的确定方法,对轧件端面移动理论进行了研究,建立了轧件端面移动数学模型。最后利用计算机画技术,交 轧制过程中轧件成形过程进行了模拟,实现了模拟轧制。     

楔横轧小断面收缩率轴类件的椭圆度研究

利用有限元软件对楔横轧成形小断面收缩率轴类件的椭圆度进行数值模拟,通过对数值模拟结果进行正交回归分析,研究工艺参数对小断面收缩率轧件椭圆度的影响规律.结果表明:展宽角和断面收缩率对轧件椭圆度影响显著,展宽角越大或断面收缩率越小,则轧件椭圆度越大;当断面收缩率较小时,成形角对轧件椭圆度几乎没有影响.并解释了各工艺参数对轧件椭圆度影响的原因.通过轧制实验,验证了数值模拟结果的可靠性.      

工艺参数对楔横轧特大型轧件内部应力影响分析

楔横轧成形特大型轧件为复杂的三维变形，其内部应力变化规律复杂，至今缺乏深入研究与本质理解，严重影响楔横轧的应用与发展。采用有限元先进数值方法模拟楔横轧特大型轧件成形过程，详细分析成形过程中轧件内部中心点的应力变化规律，阐明成形角、展宽角和断面收缩率三个主要工艺参数对特大型轧件内部应力的影响关系，为合理选取楔横轧特大型轧件模具工艺参数、开发设计特大型楔横轧机提供重要的理论依据。     

程序化计算端面移动量在多楔模具参数化设计上的应用

精确地计算出楔横轧轧制过程中轧件端面移动量 ,对于楔横轧多楔模具设计合理确定楔与楔之间的相对位置起着至关重要的作用。在综合楔横轧轧制过程不同阶段端面移动量计算规律的基础上 ,开发并编制出楔横轧端面移动量计算机源程序 ,并应用于楔横轧多楔模具参数化设计。通过实际轧制实验证明 ,该程序计算结果正确、计算效率高 ,为楔横轧多楔模具参数化设计提供了良好的前处理通用程序     

工艺参数对多楔同步轧制的铁道车轴应力的影响

 轧件内部横向应力和剪应力是影响楔横轧多楔同步轧制铁道车轴质量关键因素之一。本文基于多楔轧制旋转条件理论,采用Ansys/Ls-Dyna有限元软件,对多楔同步楔横轧轧制铁道车轴成形过程中,工艺参数对横向应力和剪应力影响规律进行了系统的研究,并对计算模型进行了实验验证,获得了工艺参数对楔横轧多楔同步轧制铁道车轴应力影响规律。研究结果为推广楔横轧多楔同步轧制技术成形铁道车轴、实现铁道车轴的高效节材化生产、提高车轴轧制质量提供了理论依据。     

楔横轧精整段的应变分析

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,分析了精整段轧件不同横截面中心点径向应变和横向应变的交变规律.选取轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到了此变化规律与轧件心部产生破坏之间的关系,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据.     

展宽角对楔横轧4Cr9Si2气门成形质量的影响

借助刚塑性有限元DEFORM-3D对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行了数值模拟,分析了展宽角对楔横轧轧件成形缺陷的影响规律.在楔横轧轧制刚楔入时,轧件的心部受到三向拉应力的作用;展宽角减小,轧件在楔入段时三向拉应力最大值和持续时间增大,使心部缺陷产生的可能性增加;而展宽角减小,金属轴向流动速度加快,使得对称中心在楔入段完成后的直径减小,而轴向力则随着展宽角减小,其数值还有一定的增大,最终将导致对称中心横截面拉细状况的产生;随着展宽角增大,表面螺旋痕将会增加,但展宽角对表面螺旋痕的影响不明显.通过实验验证了有限元的正确性和模拟结果的可靠性.      

成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响

基于气门二次楔轧制原理,采用DEFORM-3D有限元软件研究了成形角改变时轧件心部应力和应变的变化规律,分析了成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响.结果表明:随着成形角的增大,轧件心部的应力状态和应变状态更为合理,有利于防止心部疏松.相应的轧制实验结果验证了这个结果.      

楔横轧成形25CrMo4厚壁空心轴件的不圆度分析

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高.      

工艺参数对多楔同步轧制铁道车轴应力的影响

轧件内部横向应力和剪应力是影响楔横轧多楔同步轧制的铁道车轴质量的关键因素之一.基于多楔轧制旋转条件理论,采用Ansys/Ls-Dyna有限元软件,对多楔同步楔横轧轧制铁道车轴成形过程中,工艺参数对横向应力和剪应力的影响规律进行了系统的研究,并对计算模型进行了试验验证,获得了工艺参数对楔横轧多楔同步轧制的铁道车轴应力的影...     

楔横轧多楔轧制展宽段应力与应变有限元分析

楔横轧多楔轧制是主楔和侧楔同时对轧件进行径向压下、横向扩展并轴向延伸的塑性成形。多楔轧制与单楔轧制相比 ,其成形过程中应力场、应变场变化规律更加复杂。针对楔横轧多楔轧制特点 ,在LS/DYNA有限元软件基础上进行二次开发 ,成功地仿真了楔横轧多楔轧制过程 ,并对其展宽段的应力、应变场变化规律进行详细分析 ,得到了在料既不堵又不拉情况下多楔轧制应力比单楔轧制应力变化时间长、变化幅度大的结论     

小断面收缩率楔横轧件的变形规律

对楔横轧轴类零件的成形过程进行有限元数值模拟与轧制实验.从断面收缩率角度研究了轧件的金属变形特点,发现小断面收缩率与常规断面收缩率的分界点在35%左右.对比分析了小断面收缩率与常规断面收缩率轧件的金属变形规律.结果显示:小断面收缩率轧件的主要变形发生在轧件外层附近,而常规断面收缩率轧件的主要变形是在轧件内部;小断面收缩率轧件比常规断面收缩率轧件存在更大的轴向拉伸不均匀变形,易导致轧件在横截面上呈现出椭圆化.      

楔横轧小断面收缩率轧件螺旋组织缺陷研究

轧件发生局部变形是楔横轧的主要工艺特征,尤其小断面收缩率轧件轴向流动能力弱,内外变形差异显著导致楔横轧成形困难.除了容易产生心部破坏缺陷,在轧件表层一定范围内出现的螺旋组织缺陷,也会降低产品的机械性能.本文通过轧制实验,展示出轧件螺旋组织缺陷宏观上呈现为车削后在表层一定深度范围内沿展宽螺旋线分布的亮带,微观上由轧件表面折叠向内部延伸呈带状分布的组织形态.结合有限元数值模拟方法研究了缺陷产生的主要原因,发现由于成形区的金属发生沿展宽负向的金属流动,导致轧件形成沿展宽螺旋线分布的表面折叠和小轴向应变带.同时,螺旋带附近较大的径向压缩使轧件由表面向内部沿折叠裂纹方向组织具有方向性.采用对模具楔尖倒圆角局部改善金属沿负展宽方向的轴向流动,可以既消除表层螺旋组织缺陷,又避免轧件心部损伤风险,使成形质量满足使用要求.经实验验证,确定了模具楔尖圆角的最优取值.      

三辊楔横轧的曼内斯曼效应

用有限元软件模拟了二辊与三辊楔横轧的轧制过程。根据二辊与三辊楔横轧的曼内斯曼效应不同的分布规律,通过对轧件内部不同单元的应力应变曲线的比较,发现第一主应力和负静水压力是曼内斯曼效应的主要影响因素。然后利用上述结论比较了三辊楔横轧与二辊楔横轧轧件的心部质量。最后分析了工艺参数对三辊楔横轧曼内斯曼效应的影响。     

芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4 N空心气门壁厚均匀性的影响规律

楔横轧空心轴类件存在壁厚分布不均问题,特别是在小直径大长径比空心件楔横轧成形中更为突出.本文在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了5Cr21Mn9Ni4N耐热钢的热压缩实验,得到了5Cr21Mn9Ni4N的热变形本构方程.通过改变芯棒直径,采用有限元仿真和实验相结合的方法,研究了楔横轧轧制空心气门过程中的壁厚变化规律.研究结果表明,带芯棒轧制时,芯棒直径存在临界值,在该值下进行轧制,空心气门预制坯壁厚均匀性最优;楔横轧空心件时,金属轴向均匀流动是壁厚均匀的必要条件;轧件轴向拉应变减小,径向压应变变大,周向应变在0附近且为拉应变时,壁厚较为均匀.      

三辊楔横轧的研究

1972年以来,对楔横轧进行了从二辊到三辊、从小型到大型、从设备到工艺的全面研究,为楔横轧的推广应用提供了一定的理论根据和技术资料。在二辊楔横轧研究过程中,试轧出小型拖拉机尾轴,并对其它产品进行了实验研究。轧制出的产品轴向阶梯尺寸及形状精确,表面无螺旋痕迹,可以实现少、无切削加工,并且生产效率高,设备简单。但是轧件轴心出现疏松及孔腔,严重影响着产品质量。理论分析表明,在二辊楔横轧中,轧件在两个轧辊作用下自由表面大,出现明显的横向扩展及椭圆化趋势,使轧件横断面承受交变应力的作用,导致轴心疏松和孔腔,因此,对轧件材质的纯净程度和轧制的力学条件有着严格地要求。此外,