温锻-冷锻联合成形两项国家标准研制的必要性及技术概要

温锻-冷锻联合成形技术充分发挥温锻和冷锻各自的优点,近年来发展迅速.为促进国内该行业的规范发展,参考相关国际技术规范并结合国内现状,建立了温锻-冷锻联合成形技术的工艺编制、工艺参数确定、锻件毛坯的准备和成形设备的选择等基本原则,制订了钢质温锻-冷锻联合成形锻件的原材料、温锻后冷锻前热处理要求、形状与尺寸要求、成形质量与力学性能要求、检测规则与验收方法,以及交付条件等通用技术条件.     

钟形壳成形工艺改进

钟形壳是等速万向节中的重要零件,其内腔弧形滚道形状复杂,成形困难。采用温锻与冷精整联合挤压相结合的方法,实现了锻件的成形。通过有限元模拟,分析了反挤成形的流动情况,对成形工艺方案进行了改进,同时考虑了温锻后锻件的冷却收缩,将收缩量由0.75%改为0.4%。工艺试验后获得了较为理想的锻件,证明改进后的工艺使产品质量和精度都得到了显著的提高。     

基于Forge的铝合金轮毂温锻成形模拟

铝合金轮毂形状复杂、强度刚度要求高。本文分析了6061铝合金轮毂温锻成形工艺。运用模拟软件Forge建立了铝合金轮毂预锻、终锻成形有限元仿真模型,分析了预锻、终锻成形工艺过程中的温度、等效应力分布。结果表明:铝合金轮毂在预锻、终锻成形过程中,整体温度偏差较小;不同成形阶段和不同成形部位,轮毂等效应力值不同;轮毂结构及温锻成形工艺参数对铝合金轮毂温锻件影响较大。     

热锻成形过程数值模拟与多目标设计优化技术研究

提出了一种基于有限元分析和序列二次规划的热锻成形工艺多目标优化方法,优化目标包含锻件的内部损伤值和变形均匀性两个方面。用锻件所有单元的最大损伤值作为衡量锻件变形损伤的指标,用锻件所有单元体的等效应变与整个终锻件的平均等效应变的均方差,作为锻件变形均匀性的指标,构造了多目标优化问题的评价函数。在设计过程中,优化变形工艺参数使得工件内部损伤值最小,同时工件内部变形均匀。以零件毛坯的初始高径比为设计变量,建立了热锻成形过程多目标优化设计的数学模型。应用该方法对齿轮齿圈毛坯非等温热锻成形工艺参数进行优化,取得了良好的效果。     

基于ANSYS的带轴齿轮温锻工艺及模具优化设计

由于带轴齿轮形状复杂,传统的热模锻成形精度不高,而机械切屑加工效率低下。针对上述问题,采用温锻工艺成形带轴齿轮。本文基于ANSYS软件对温锻成形过程进行了模拟分析,发现了带轴齿轮件的锻造缺陷,然后提出了模具改进方案。采用改进的模具解决了齿部充不满的问题。     

基于有限元模拟的7050超硬铝合金筋板锻件流线缺陷分析

由于7050铝合金筋板锻件对成形工艺的精确性要求较高,在成形过程中极易产生流线缺陷。为了揭示筋板锻件穿流、涡流等流线缺陷的形成规律,以工字形截面锻件为例,采用有限元模拟锻件的工字形截面成形过程。通过对成形过程速度场的研究,发现筋板根部容易产生穿筋裂纹,筋板顶部容易产生涡流。与矮筋型毛坯相比,采用高筋型毛坯利于提高金属充填模腔时变形流动的均匀性,能从根本上解决工字形截面锻件产生穿流缺陷。     

大型船用曲轴曲拐弯锻过程的计算机模拟与工艺优化研究

采用计算机模拟和实际试验研究了传统弯锻曲拐的过程,发现了曲拐锻造的典型缺陷.确定了改进后的预成形毛坯形状,优化了毛坯的形状因子,提出了解决缺陷的措施.在此基础上,对改进的工艺进行了计算机模拟.结果表明,改进的工艺能够消除喇叭口、减薄、“细腰”缺陷,毛坯变形抗力为传统工艺的72％.由于毛坯截面积减小,可节省原材料约15％.最后,对改进的工艺进行了试验,验证了模拟的准确性,得到了合格的锻件.     

奔驰重卡转向节挤压锻造复合工艺的有限元分析

奔驰重型卡车的转向节挤压锻造工艺，分为镦粗、挤压、预锻和终锻4个工步。针对汽车转向节的挤压锻造进行的有限元分析。模拟软件采用Deform 3D，锻件采用刚塑性材料模型，成形过程看作为等温成形。报告给出了毛坯形状和尺寸、锻件形状变化，成形等效应变分布以及载荷——行程曲线等。实验表明，模拟结果和实际成形过程吻合良好。     

航空发动机铝合金筒体关键件锻造成形工艺

以某航空发动机2A70铝合金筒体关键零部件为研究对象,此锻件在实际生产中经常出现毛边边角部开裂,且裂纹延伸至锻件本体,从而导致材料合格率不高。针对此问题,将压扁预制坯改进为挤压预制坯,再进行终锻,此外建立了现行的压扁+终锻工艺以及改进的挤压+终锻工艺的三维有限元模型,并对其成形过程进行分析。通过模拟结果显示,采用预挤压再进行锻压终成形的方式减少了角部的应力、应变集中以及出现裂纹和孔洞的问题,且变形分配更加合理。实验结果表明,采用挤压+终锻的工艺不仅减少了现行的压扁+终锻工艺成形过程中非加工表面折叠、毛边处开裂的问题,而且终锻件各部分晶粒大小分布均匀,并且将此锻件的材料利用率由51%提高到了79.5%以上。     

铝合金深杯形零件精密模锻成形技术的研究

分析了铝合金深杯形零件的形状特点,制定了反挤压成形毛坯、开式小飞边终锻成形的工艺方案。工艺参数的计算表明,挤压毛坯可在终锻成形时一次正确成形锻件。对挤压制坯、开式终锻成形进行了有限元模拟。模拟结果显示,挤压毛坯能正确成形锻件;制定的两步成形工艺可行、合理,对该锻件的生产具有一定的指导意义。     

B50A789第1级静子叶片裂纹缺陷分析

采用B50A789材料制备的压气机叶片产生的缺陷,主要是由于原材料内部夹杂、局部偏析、组织粗大,带状偏析和折叠引起的。本研究采用金相和能谱分析方法研究了锻造压气机叶片表面裂纹的形成机理,并对其锻造裂纹的形成过程进行有限元模拟。结果表明:结合低倍及高倍形貌特征,可以得出叶片缺陷为锻造加工过程产生的折叠裂纹;通过有限元模拟分析认为锻造叶片表面裂纹是源于锻件在制坯过程中,在连接杆与安装圆盘的转接处形成啃伤台阶,导致终锻结束时在叶身形成折叠裂纹缺陷。同时通过对试验过程中锻造工艺调整,采用分料卡子对过渡区分料或进行打磨来保证转角半径圆滑过渡,可有效避免叶片表面折叠和裂纹缺陷的形成。     

压缩机活塞温锻模内腔的龟裂与改进措施

从模具的材料、热处理工艺、结构、受力情况、热变形等5个方面分析了压缩机活塞锻件温锻模内腔产生龟裂的原因,通过采用改进原有模具结构的设计方案、模具的材料及热处理工艺,有效解决了压缩机活塞温锻模内腔的龟裂问题。     

大模数半轴齿轮温精锻成形数值模拟及试验

针对大模数半轴齿轮成形的特点,提出温精锻成形的工艺方案。采用DEFORM-3D有限元分析软件对半轴齿轮的温精锻成形过程进行数值模拟,对影响齿轮成形效果的坯料形状、模具运行速度、坯料加热温度及模具预热温度进行模拟分析;分析坯料在成形过程中的金属流动规律、应变分布、温度场分布,得到了模具载荷-行程曲线;试验验证了该温精锻成形工艺的可行性,为半轴齿轮实际生产工艺的改进提供了参考。     

1100-H14铝合金板冷冲锻成形过程的有限元模拟

金属板材冷冲锻成形是近年来发展起来的复合成形新技术,其特点是板材冲锻时不但完成零件形状的成形,还兼有局部结构的体积成形,如凸柱成形.针对带有凸柱的散热板基座,通过对1100-H14铝合金板材冷冲锻成形有限元模拟,探讨坯料厚度、坯料形状、摩擦因数及模具结构对凸柱成形的影响规律.结果表明:坯料越厚,越有利于凸柱成形;摩擦因数越大,越有利于凸柱成形;圆形坯料形状及带有背压的模具结构有利于凸柱成形.模拟结果与实验结果吻合.     

大型管板锻件夹杂性裂纹分析及锻造工艺改进

在分析夹杂性裂纹形成机理的基础上,从控制锻造过程中夹杂物形状变化的角度出发,通过有限元模拟管板锻件成形过程,力求减小镦粗时的不均匀变形,提出了WHF法拔长+预镦粗+旋压成形的大型管板锻件锻造工艺。生产实践证明,采用该工艺可有效控制夹杂性裂纹的形成,提高锻件内部质量。     

AISI-5140三通阀多向加载成形开裂预测

三通阀体多向加载成形是一个多参数作用,多工步、多模具约束的高温变形过程,材料受力状态和流动行为复杂,变形不均匀性严重,易于产生开裂等缺陷。文章首先研究并确定了,适用于AISI-5140三通阀多向加载成形过程中的开裂预测准则为Cockcroft-Latham准则,计算出AISI-5140材料的临界损伤值为0.881;随后以材料损伤峰值为指标,采用正交试验设计与有限元模拟相结合,对发生开裂的趋势和区域进行了分析和预测。结果表明,成形末期三通阀肩部圆角偏上区域材料的损伤值达到峰值,易于发生开裂;成形过程中的开裂趋势随着凹模圆角减小和摩擦增大而增大;加载速度越大,发生开裂的趋势越小,该文条件下,当加载速度低于15mm/s时,易发生开裂。对于给定坯料成形内径不同的三通阀,损伤峰值随着三通阀内径的增大而增大,即开裂趋势增大;对于内外径比相同的三通阀,成形过程中的损伤峰值随着其外径的增大而降低,即开裂趋势减小。     

高压油管密封锥头镦制成形研究

研究了304L奥氏体不锈钢高压油管密封锥头的镦制成形工艺，冷镦、温镦及热镦的试验结果表明：锥头密封锥面裂纹的形成对镦制温度较为敏感，冷镦及热镦均易在锥头凸台上产生纵向裂纹，通过温镦可以有效消除304L不锈钢管锥头镦制过程中裂纹的产生；镦制过程中锥面上的环形内凹陷与材料的小均匀变形有关。     

多孔烧结材料锻造镦粗成形致密的特性研究

粉末锻造是一种新型高性能的精密塑性成形技术，但其成形时的特殊性导致目前缺乏完善的、普遍适应的粉末锻造成形理论。通过对还原铁粉烧结多孔体预成形坯锻造镦粗成形致密实验，研究了不同初始相对密度、不同高径比、不同摩擦条件对预成形坯锻造镦粗成形、致密的影响规律。得到了粉末锻造镦粗的断裂极限准则，绘制出了断裂极限应变迹线，并着重分析了初始相对密度、高径比和摩擦因子对镦粗断裂极限的影响，确定了镦粗成形极限工艺参数曲线。实验研究结果为粉末锻造预成形坯与模具的设计、工艺参数的优化奠定了理论基础，并提供了有价值的实验数据。     

大型管板类锻件锻造质量的高温模拟实验研究

针对我国目前大型管板等饼类锻件心部夹杂呈片状分布并易在小应力下开裂的质量问题,采用高温物理模拟与云纹法相结合的手段,对锻造控制夹杂物形貌进行了综合实验研究。从制坯工艺入手,经过大量系统的科学实验,分析了经不同制坯工艺、成形工艺锻造后夹杂的形状和尺寸变化,从而得出取消制坯时的镦粗工序,采用直拨制坯、双凸成形的新工艺,获得了优选的制坯工艺拔长比、成形工艺镦粗比的匹配值。本文的研究成果对有效控制夹杂物形貌,使之不成为片状,从而提高大型饼类锻件的内部质量,降低废品率,具有重要意义和实际应用价值。     

直齿圆柱齿轮温锻成形工艺参数优化

对直齿轮温锻成形过程进行数值模拟,选取不同参数和水平进行正交试验设计,将齿轮的成形力和凹模模具磨损作为2项指标,并基于该2项指标分析试验结果,得出坯料初始温度、模具预热温度、工模间摩擦系数、锻压速度等对成形过程的影响,并获得较优的工艺参数值。模拟结果与实验结果吻合,对实际生产起到了指导作用。