TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

大型40Cr13不锈钢环件径—轴向轧制工艺研究及优化

大型40Cr13不锈钢环件轧制成形复杂，在径-轴向轧制过程中，常存在参数设置不合理导致环件在轧制过程中出现失稳、偏移、异形等问题。针对这类问题，以目标外径为Φ2952 mm的大尺寸环件为研究对象，设计了4阶段式轧制曲线，选取轧制过程中的环件初始温度、驱动辊转速、环件外径增大速度等关键参数，并利用Deform-3D软件模拟轧制成形过程，分析了不同参数对径向轧制力、等效应变与温度分布的影响。结果表明：在4阶段式轧制过程，环件初始温度为1100℃、驱动辊转速为20 r·min^-1、环件外径增大速度为5.6 mm·s^-1时，成品环件的轧制力合适，且等效应变与温度分布均匀。     

42CrMo环件轧制成形的数值模拟与分析

在Deform-3D平台下建立环件径-轴向轧制的三维有限元模型,结合理论研究和实际试验对42CrMo环件的轧制成形过程进行数值模拟与分析,并研究其轧制过程中的变形规律及成形情况,为轧制生产合格环件提供合理工艺。结果显示:42CrMo环件轧制成形的模拟结果和理论研究吻合,大变形区为环件外圈,内径扩大速度大于外径;等效应变值外圈大于内圈,中心最小,最大等效应变处于轴向端面的棱角处;环件温度外圈高于内圈,中心最高,端面棱角处最低;材料损伤最严重的部位为轴向端面,最大损伤值为0.645。对模拟结果进行理论验证和实际试验验证,环件尺寸的模拟值和理论值误差在5%以内,试验结果和模拟结果接近。     

驱动辊转速对环件轧制工艺影响规律研究

针对环件轧制成形规律,以数值仿真和数学解析相结合的方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,建立弹塑性动态显式有限元模型,研究驱动辊转速对环件成形工艺的影响。研究表明,在环件轧制过程中,随着驱动辊转速的增加,每转进给量减小,外径部分金属轴向流动增加,环件自由端面形状系数FT增加,最大宽展系数增加,环件自由端面质量下降;在驱动辊转速增加过程中,轧制力和轧制力矩减小,对轧环机的力学性能要求降低。同时平均等效应变PEEQa增加,环件塑性变形程度增大,有利于提高环件力学性能,但同时变形不均匀程度也加大,内部质量缺陷的可能性增加。     

台阶锥形环件冷辗压中等效塑性应变规律研究

针对航空发动机中台阶锥形环件,以ABAQUS软件为平台,建立三维模型,研究了轧制过程中的等效塑性应变PEEQ变化情况,并根据台阶锥形环件截面特征,对关键点的等效塑性应变进行了分析,分析结果有助于研究该类零件轧制过程中金属流动规律.进一步研究发现,等效塑性应变平均值PEEQa随着芯辊进给速度的增加而减小,随着驱动辊转速的增加而增加.     

大型40Cr13环件径-轴向轧制进给曲线设计方法研究

为满足实际生产需求，保障环件在实际轧制过程中的稳定性及产品质量统一，根据大型40Cr13环件塑性变形特点，在传统轧制曲线的基础上规划了五段式轧制曲线，并根据实际生产经验提出了各阶段的芯辊进给量Δb_i,再结合环件咬入条件、锻透条件及环件直径增大速度等公式提出了各阶段芯辊进给速度V_i的计算方法，从而得出了五段式轧制曲线设计方法。选择实际订单要求尺寸设计了五段式轧制曲线，通过有限元模拟方式分析了轧制后环件精度、温度和应变分布，均能满足实际生产要求，从而验证了五段式轧制曲线的合理性。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面轧型中轧制异形截面环件进行了模拟，结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面环件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺计具有一定参考价值。     

导向辊位置角对Ti3Al基合金环轧过程影响规律的数值模拟研究

导向辊位置角是环件轧制成形工艺的重要影响因素.采用数值模拟方法分析了不同导向辊位置角对Ti3Al基合金环件轧制过程的影响规律.研究结果表明:导向辊位置角60°、90°时,环件不同部位的变形不均匀;导向辊位置角75°时,变形较为均匀;导向辊位置角对芯辊最大轧制力的影响不大,但是随着导向辊位置角增大,轧制力波动的幅度变大.优化得出的最佳导向辊位置角为75°.     

摩擦对异形环件热轧变形影响的有限元探讨

基于Simufact建立了大型异形截面环件辗扩成形过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了驱动辊、锥辊、芯辊摩擦系数对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律,结果表明,驱动辊摩擦系数与锥辊摩擦系数的增加均有利于外径的增加,而芯辊摩擦系数的增加则有利于内径的增加;驱动辊摩擦系数的增加会同时增加环件的径向与轴向轧制力;驱动辊摩擦系数的增加可以使环件内外表面等效应变更均匀,使变形更均匀,可以在一定程度上使塑性区更容易穿透环件壁厚。     

大型环件径轴向轧制成形技术研究和应用

轧制原理与特点 大型环件径轴向轧制的工作原理如图1所示．轧制过程中,驱动辊在电机驱动下绕自身轴线作主动旋转运动．芯辊在液压装置作用下作径向进给运动和从动旋转运动．     

环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

环件冷辗扩技术现状和发展

介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展。文中指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,而在我国还是一个空白。同时,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

5 m径-轴向数控轧环机主要参数的确定

介绍了西安重型机械研究所研制的5 m径-轴向数控轧环机的主要技术参数:轧制力、轧制力矩及轧制线速度的确定方法。现场实测数据表明:理论设计与实际使用吻合。该轧环机是国内最大的轧制铝质环件的设备,在西南铝业公司投产使用,设备运行良好。     

环件轧制过程三维动态数值模拟

由于环件轧制受到静力学、运动学和动力学因素的影响,使得控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。本文基于通用动力显式有限元软Ansys/LS dyna建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,对某矩形截面环件进行了虚拟轧制,结果显示了环件扩展和缺陷生成的动态过程以及应力、应变和位移云图。仿真结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要的意义。     

成形条件对大型环件径轴向轧制成形影响研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。对大型环件径轴向轧制成形工艺进行了深入研究,通过对比分析不同材料和径轴向进给比条件下的环件变形状态,揭示了成形条件对大型环件径轴向轧制成形的影响规律。研究发现:动态再结晶效应好的铝合金环件材料在径轴向轧制成形时比碳钢环件变形更不均匀,成形过程截面质量更差,为了增加环件径轴向轧制的材料变形均匀性,可以适当地降低环件的成形温度,特别是环件表面的温度;对于厚度和高度尺寸相当的环件产品,在其他成形条件相同时,较大的径轴向压下比可以提高环件的变形均匀性。     

L形截面环件径轴向轧制过程数值模拟与工艺优化

径轴向轧制成形技术是生产大型高品质L形截面无缝环件的理想加工方法。以Deform有限元软件为平台,对L形截面环件径轴向轧制过程进行了数值模拟,揭示了L形截面环件轧制过程中折叠和凹坑缺陷的形成机理。以此为基础,对初始环件尺寸和轧制工艺进行了优化。研究结果表明:初始环件尺寸和轧制速度设计不合理是缺陷出现的主要原因;优化后的初始环件和进给速度能够消除缺陷,使环件的截面形状填充较好。     

错位环轧工艺

错位环轧工艺是在环件外周的适当位置安置两个辗压轮,同时在环件内孔的两辗压轮与环件接触处之间的近中部位置错位安置一个芯辊,外周的大辗压轮由电动机拖动旋转,它带动环件、芯辊和小辗压轮旋转,构成环轧,外周的两个辗压轮和内孔中的芯辊,在径向发生相向连续的进给运动的过程中,保持内外三个轧辊的错位状态,在此状态下,它们的径向压力难以穿透环件的壁厚,环件壁厚处于未锻透的状态,在轧制过程中,环件的断面面积变化不大,在咬入条件满足时,环件外周及内孔表面的局部连续受压,迫使环件外周表层金属发生轴向流动变形,去充填模具型腔,形成与模具型腔相对应的较复杂的断面形状。     

立式辗环机的轴向辗压装置

目前国内外的立武辗环机由于多种原因都没有设置轴向辗压装置.因此,无法解决立式辗环机的环件的侧面毛刺和端面凹陷的惯性质量问题.为此,设计制造了一种适合于立式辗环机的新型轴向辗压装置,它不同于卧式辗环机轴向辗压装置的庞大和复杂,其结构简单实用、便于安装,且调整操作方便.     

端面无支撑芯辊模态及其动力响应有限元分析

利用NX Nastran对轧制矩形截面环件所用的端面无支撑芯辊进行了模态分析数值计算,得到了芯辊约束工况下的前6阶固有频率和模态振型,详细分析了各阶模态振型对芯辊工作状态的影响。简化轧制过程芯辊的受力模型,模拟分析芯辊在3种不同轧制时间作用下的节点位移与应力随时间的变化规律。同时对3种时域轧制力信号进行傅里叶变换,分析轧制力信号的频域组成对芯辊振动的影响。研究表明:芯辊的工作转速远低于其1阶临界转速,轧制过程不会引起芯辊的共振;芯辊的前6阶固有频率处于声波范围内,易造成噪声污染;轧制力相同时,不同轧制时间对芯辊的位移与应力响应无影响;轧制力信号的频域组成不会引起芯辊的共振。