基于满意度函数的强力旋压壁厚偏差稳健设计优化

为提高强力旋压筒体成形质量的稳定性、得到整体尺寸精度更稳定的旋压筒体,在Simufact.forming有限元软件中进行强力旋压数值模拟,选择30Cr3高强度钢作为旋压材料,筛选优化工艺参数为减薄率、进给速率与轴向错距,并以旋压筒体壁厚偏差为优化目标。通过引入熵权理论对传统的双响应曲面进行改进,设计了一种更优的满意度函数对强力旋压筒体壁厚偏差进行稳健优化设计。应用GRG法对得到的满意度函数进行求解,得到壁厚稳定的强力旋压优化参数。结果表明:减薄率为57.8%、进给速率为1.232 mm·s^-1、轴向错距为3.57 mm时,得到的旋压筒体壁厚偏差均值为0.051 mm、标准差为0.0172 mm,得到的满意度函数值为0.8218,此时旋压筒体的壁厚更接近名义值,整体壁厚也更均匀。在对有限元仿真的试验验证中,其相对误差较小、可靠性表现良好,对旋压成形工艺有较大的指导意义。     

超薄壁大径厚比筒体旋压鼓形失稳机理与规律

运用有限元软件MSC.Marc模拟超薄壁大径厚比筒体减薄旋压加载过程,研究载荷、工模配合间隙、工件直径及厚度对旋压鼓形失稳的影响规律。结果表明,载荷、配合间隙和工件直径越大、壁厚越小,越容易产生鼓形失稳缺陷。以哈氏合金C276为毛坯材料,进行直径为561.5mm、厚度为0.42mm筒体的减薄旋压实验,实验结果与仿真分析吻合;在深入分析超薄壁大径厚比筒体旋压的力流特性和约束特性,探讨旋压鼓形的形成机理的基础上,提出了间隙率和锁模环的概念及其对旋压过程的影响,并提出了鼓形失稳的调控措施,为超薄壁大径厚比回转件的整体减薄旋压成形提供理论指导和工艺借鉴。     

同步旋转模环旋压成形的数值模拟分析

针对大型超薄筒形件减薄旋压成形时易出现旋压失稳的缺陷,研究了一种全新的同步旋转模环旋压工艺,分析了其工作原理和旋压鼓形的形成机理,运用有限元软件Simufact Forming分析了两类变薄旋压成形在相同工艺参数下的等效应力、鼓形和能量情况。结果表明,相比强力旋压,同步旋转模环旋压不易引起鼓形失稳,稳定性更好,精度更高。     

强力旋压镁合金筒形件的显微组织及微纳力学性能

以AZ31镁合金的强力旋压成形工艺为例,通过6道次旋压成形获得镁合金筒形件,对其各道次组织演变规律及筒坯的微纳力学性能进行了分析。原始筒坯壁厚为10mm经6道次强力旋压成形,获得了壁厚为1mm的成形良好、无鼓包等缺陷的镁合金筒形件;采用金相显微镜对各道次的筒坯试样的显微组织进行分析,结果表明:组织由原始粗大的、不均匀组织逐步转变为以孪晶为主、细小的均匀的组织;采用G200微纳力学测试系统对各道次的镁筒坯试样进行纳米压痕测试分析,结果表明:镁合金筒坯硬度随着旋压道次的增加而提高,原始镁合金筒坯硬度为0.377GPa,6道次旋压后镁合金筒坯的硬度为1.053GPa,提高约2.8倍,而旋压前后模量值保持基本不变;采用万能试验机对旋压成形的筒形件进行拉伸试验并对其断口进行SEM分析,结果表明:旋压前后的镁合金筒坯断口均呈现塑性断裂,但是原始镁合金断口中韧窝大而深,经多道次旋压后的断口中韧窝小而浅。     

消除某发动机壳体旋压裂纹的工艺改进

薄壁、长形发动机壳体是弹箭类的关键零件,使用材料为D6AE高强度合金钢,对旋前毛坯进行球化退火处理,在强力旋压成形过程中筒体出现批量周向裂纹,裂纹呈鱼鳞状,由内腔沿壁厚向外表面延展而且裂纹位置集中.为解决该问题,基于强力旋压成形机理、成形工艺、热处理工艺等理论,对裂纹形貌、产生位置及旋压受力状态进行分析,获得了裂纹产生...     

大直径30CrMnSiA筒形件对轮旋压成形过程的数值模拟

传统强力旋压是固体火箭发动机筒体生产的工艺方法,由于只采用旋轮与芯模匹配的方式,工件外侧表面仅仅发生剧烈的塑性变形,而贴近芯模的内侧的筒体材料应变明显小于外侧,从而造成在强力旋压后的筒形件内、外表面塑性变形不均匀、性能不一致及柔性差等问题,另外,传统强力旋压内芯模柔性差,制造费用高,尤其不符合大直径小批量的固体火箭发动机筒体的工业化低成本制造的要求,因此需开展固体火箭发动机筒体对轮旋压工艺技术的研究。因此,本文基于有限元软件ABAQUS,建立材料为30CrMnSiA筒形件对轮旋压有限元模型,对其加工过程进行数值模拟,得出对轮旋压成形过程中内外表面应力对称分布,改善了工件内应力状态;通过单因素试验获取了减薄率、旋轮成形角、进给比对圆度误差、壁厚偏差的影响规律,综合优选出一组最优的成形工艺参数为成形角25°、进给比1.2、减薄率30%,从而为工业生产中对轮旋压技术的应用奠定了坚实的基础。     

板坯尺寸对筒形件多道次拉深旋压壁厚分布影响

筒形件拉深旋压可以克服传统液压拉深成形设备吨位大、工装模具多、拉深比范围窄等难题,但关于其板坯形状优化方面的研究较少。利用对比试验的方法研究了Φ352 mm×1.1 mm和Φ309 mm×2 mm两种铝合金板坯尺寸对旋压件筒壁壁厚分布的影响,并分析其影响原因,为工业生产提供理论依据。推导了成形预设形状筒形件所需板坯的参数关系,设计了多道次拉深旋轮路径。在此基础上进行了两工况的工艺试验,对比了两旋压件尺寸与直筒壁厚分布,结果是小直径厚板多道次拉深旋压壁厚与预留间隙吻合良好,并分析其原因。     

工艺参数对镍基合金薄壁筒旋压稳定性的影响

为实现径厚比达1 400的镍基合金薄壁筒减薄旋压,研究工艺参数对旋压稳定性的影响,建立超薄壁大径厚比筒形件旋压的数值仿真模型,分析主轴转速和旋轮进给速度等工艺参数对旋压变形稳定性的影响规律和不同工艺参数下金属材料的流变规律,结合数值模拟的结论旋压出径厚比达1 400的筒形件。结果表明:当主轴转速为160 r/min、旋轮进给速度为40 mm/min、旋轮圆角半径为6 mm,减薄率为30%、工模间隙率为5%时,旋压过程中工件内壁将出现一个均匀的锁模环,加载区局部材料在锁模环的约束下发生定向流变,使超薄壁筒形件在旋压过程中保持足够的稳定性。     

合金钢旋压塑流变形稳定性试验研究

中碳合金钢退火状态可旋性良好，累计变薄率为80％，未见裂纹出现。强力旋压属局部连续塑性成形工艺，很适宜大直径筒形件塑性成形。变薄旋压中碳合金钢筒形件，与卷焊成形相比，可强化组织性能，降低筒体重量，提高使用效果。试验旨在探讨中碳合金钢筒形件旋压成形的稳定性，通过变形区三向接触面积塑流试验研究，筒体变形体积与力能的分析，以及优化工艺参数和确定合理工艺过程，旋出了高精度筒形件，同时进行了批量旋压生产。     

基于析因试验的强力旋压因素间交互作用分析

为了揭示强力旋压关键因素间交互作用对成形件质量的影响,基于完全析因试验,获得了试验因素(减薄率、进给比、热处理温度)下的强力旋压成形件的强度和塑性评价指标(屈服强度、抗拉强度、断面收缩率、伸长率)。结果表明:对强力旋压成形件某些评价指标影响程度的因素间二阶交互效应和三阶交互效应超过了某些单个因素的主效应。这证明强力旋压因素间交互作用是不可忽视的。     

铝合金强力旋压变形区温度变化规律

建立了铝合金薄壁精密筒形件三旋轮强力旋压变形区温度变化数学模型,计算并分析了变形区温度变化规律及其对旋压工艺的影响。研究结果表明:多道次强力旋压时,变形区温度最高升温约160℃,变形区金属的变形抗力明显降低约40 MPa;在分析变形区温度变化对壁厚减薄率影响规律的基础上,提出了壁厚减薄率一致性的概念,为薄壁高精度铝合金筒形件旋压提供了理论参考。旋压变形区温度变化导致旋压坯料在厚度方向上产生热膨胀,最大热膨胀量达85μm,名义减薄率与实际减薄率不一致,壁厚减薄误差率达12%。     

薄壁筒形件旋压成形的研究进展

主要阐述了近年来国内外关于薄壁筒形件旋压理论研究和工艺技术的进展情况.介绍了薄壁简形件的旋压方式、旋压过程中材料流动特征和力能参数、变量参数与加工精度相关性的研究进展,以及筒形件的可旋性和复合技术的应用;分析了超薄壁筒形件旋压加工的特点,得出超薄壁筒形件的成形加工与厚壁件相比主要成形特点有:材料流动的不稳定性、对工件与...     

新能源汽车用304不锈钢液化天然气瓶体多道次对轮强力柔性旋压工艺研究

为了解决新能源汽车车载液化天然气气瓶304不锈钢筒体传统的板材卷焊加工工艺存在焊缝的问题，提出多道次对轮强力柔性旋压工艺，针对20 mm厚的304不锈钢筒坯开展了多道次对轮强力柔性旋压过程的数值模拟和试验研究。利用ABAQUS软件对多道次对轮强力柔性旋压工艺进行了有限元模拟，对每道次加工之后坯料的成形结果精度进行了观察，并分析了旋压过程中的材料塑性变形行为与旋压力。通过验证试验对有限元数值模型的准确性进行了评估。结果表明：在五道次对轮旋压成形过程中，前三道次的加工精度较高，后两道次的精度较低，误差标准偏差在0.07以下，壁厚均匀，筒体内外侧应力–应变呈对称分布，旋压力最大值出现在旋压第一道次，最大径向力为278.84 kN、最大轴向力为120.85 kN、最大切向力为10.63 kN。通过试验验证，模拟结果与旋转压力值之间的误差始终保持在30%以下，表明多道次对轮强力柔性旋压工艺是合理的。     

基于Simufact的QSn7-0.2衬套强力旋压与变薄拉深的成形精度

利用有限元仿真软件Simufact中强力旋压和变薄拉深模块分别对相同的连杆衬套毛坯进行了三旋轮错距强力旋压和3次变薄拉深两种工艺的数值模拟。以连杆衬套的实际外径、内圆度误差和壁厚偏差作为成形精度的评价指标,从而探究三旋轮错距强力旋压和3次变薄拉深两种工艺成形后的成形精度。结果表明,采用3次变薄拉深工艺加工成形后的连杆衬套成形精度略优于三旋轮错距强力旋压,但其强度低于强力旋压后工件的强度[1]。     

两旋轮旋压首道次压下率对轮毂旋压成形的影响

针对低压铸造A356铝合金轮毂的两旋轮旋压成形特点,通过旋压成形数值模拟及实验分析了在两旋轮旋压工艺下首道次压下率对轮辋壁厚均匀性、 坯料隆起高度、 旋轮所受压力以及轮辋微观组织与力学性能的影响.结果表明,当首道次压下率为40％时,轮辋壁厚较均匀,成形质量较好,坯料隆起高度较小,材料贴模性较好,两个旋轮所受压力较稳定,...     

大径厚比超薄壁筒形件变薄旋压鼓形

应用于核电技术AP1000核主泵的屏蔽套属于大径厚比超薄壁筒形零件,制造精度要求极高。文章通过实验与数值模拟,研究Hastelloy C-276合金大径厚比超薄壁筒形零件变薄旋压,分析旋轮前筒坯的鼓形现象,得到了工艺参数对鼓形的影响规律,并提出了实现稳定旋压的工艺措施。     

2A12铝合金薄壁壳体强力旋压成形工艺

针对铝合金薄壁壳体旋压成形精度难控制以及热处理变形问题,采用强力旋压成形方法成形了2A12铝合金薄壁壳体,研究了H112态和退火态的坯料对成形的影响,分析了减薄率、进给比对成形中扩径量的影响规律,以及进给比和坯料壁厚对成形表面质量的影响。试验结果表明:H112状态的2A12铝合金经过道次减薄率为42.5%的旋压后,内表面出现裂纹;当减薄率由15.6%增大至42.5%时,扩径量由0.2 mm减小至0.03 mm;当减薄率为42.5%,进给比由0.67 mm·r~(-1)分别提高至0.8和1.0 mm·r~(-1)时,扩径量由0.12 mm分别降低0.06和0.01 mm。对H112状态的铝合金坯料采用380℃×1.5 h退火,再进行多道次旋压,旋压道次中间对坯料再进行330℃×0.5 h去应力退火,最终再对壳体进行495℃×40 min真空气冷,工件椭圆度可控制在0.12 mm以内,抗拉强度达到490～517 MPa,伸长率达到13.0%～15.5%,光洁度为1.298～2.221μm。     

大直径薄壁钢筒变薄旋压成形工艺研究

论述大径比高精钢筒变薄旋压成形试验过程，通过确定合理工艺过程，选最佳工艺参数，从而旋出了合格筒体，结果表明，D406A钢退火状态变薄旋压性能良好，旋压塑性变形稳定；有效控制扩径量和壁厚差是变薄旋压成形和获取高精钢筒的关键。     

大长细比带凹底筒形件旋压成形方法研究

针对大长细比带凹底筒形件采用拼焊成形时工艺复杂、成形精度低、产品质量差等缺陷,提出采用普通旋压与强力旋压相结合的复合旋压成形方法来实现其完整制造,通过理论分析获得了复合旋压成形过程中变形量的分配原则。采用普旋圆弧形与强旋直线形相结合的旋轮轨迹,旋压成形筒形件的凹底部分,在旋压系数大于极限旋压系数的条件下拉深旋压获得筒形坯料,采用圆弧形及双锥面旋轮分别将屏蔽罩圆弧段及直筒段旋压减薄到规定尺寸等工序,成功加工出高精度的长细比为2.01的带凹底筒形件,同时生产效率提高了50%左右,为此类零件的制造提供了一种全新的方法。     

高精度极薄壁圆筒体的新型旋压机

本文分析了正旋压极薄壁圆筒时的金属塑性流动情况及受力状态;指出了造成金属堆积、局部失稳、工件产生皱折和螺旋波纹的原因;阐述了张力旋压的工艺方法,并给出了坯料尺寸及典型工艺过程;较详细地介绍了用于张力旋压的专用旋压机。为强力旋压高精度极薄壁管材提供了一种可行的工艺方法及张力旋压机的设计方案。