盘形件旋压对称增厚成形工艺

针对薄辐板厚轮缘盘形件的旋压对称增厚成形工艺进行了研究,分析了旋压对称增厚成形的原理。基于Simufact.forming软件设计了有限元模拟方案,分析了旋压对称增厚成形的变形过程、成形载荷和失效形式,研究了极限增厚时各工艺参数对型槽充型能力、坯料弯曲程度和成形形态的影响规律,给出了极限弯曲程度δ_(max)随倾角α及底部高度h的变化趋势,最后通过实验进行了验证。研究结果表明:成形过程分为均匀增厚、摆动增厚及最后充填3个成形阶段,在成形第2阶段可能出现挤出失效及折叠失效两种失效形式;极限成形时,倾角α及底部高度h值越大,型槽的充型能力越差,而γ_(max)值越大及型槽张口程度越大,极限弯曲程度δ_(max)越大,且可通过δ_(max)来判定坯料的成形形态。     

厚轮缘盘形件多工步旋压增厚成形工艺

针对厚轮缘盘形件设计了多工步旋压工艺及每一步的旋轮尺寸。通过有限元模拟,分析了旋压增厚工艺的成形过程,试验验证了模拟结果。分析了旋轮圆角半径R和上倾角α对成形的影响规律,设计了5工步旋压增厚成形方案。研究结果表明,直径Φ326 mm,厚度3 mm的圆形板坯,经过5个工步,可以成形为轮缘厚度为9.1 mm,宽度为7.8 mm的盘形件。成形过程中,第1、2、3步可以分为3个阶段,第4、5步可分为2个阶段。每一工步最大的旋压力为80~120 kN,与试验值之间的误差小于7%。最后,研究了成形件横截面的硬度分布规律,探讨了硬度分布的原因。     

热旋压轮缘对称增厚成形数值模拟及实验研究

在加热条件下通过旋压成形的方法对圆形板料轮缘进行对称增厚,最终得到一种辐板较薄而轮缘较厚的盘形类零件,并借助ABAQUS仿真软件建立有限元模型来研究对称增厚成形过程。结果表明,在热旋压对称增厚成形过程中,径向旋压分力逐渐增大,而轴向和切向方向的旋压分力相对较小。对工艺参数的研究表明,摩擦系数μ和型槽倾角α取相对较小值时有利于成形,而进给比f取相对较大值时会更合适。随着坯料长厚比γ和成形增厚比η的不断增大,旋压对称增厚成形呈现出不同的变形特征。当γ过大时,成形易出现屈曲失稳;当η过大时,成形易出现鼓起失稳。最后,选取了一组合适的工艺参数进行增厚实验,实验得到的成形件与模拟结果吻合,验证了工艺的可靠性。     

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,...     

旋轮参数对铝合金分形旋压的影响规律

铝合金分形旋压是一个复杂的多因素耦合影响的塑性成形过程,研究其旋轮参数对成形过程的影响可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据。基于建立的可靠的铝合金分形旋压三维有限元模型,文章研究揭示了旋轮分形角、旋轮圆角半径、旋轮轴向进给比等旋轮参数对成形过程中的切向拉应力、周向压应力以及成形凸缘的不均匀变形程度和最终壁厚偏差的影响规律。结果表明,增大旋轮分形角,可以消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小和成形精度降低;旋轮圆角半径的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性影响并不明显,但增大旋轮圆角半径,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度增大和成形精度升高;旋轮轴向进给比的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和成形凸缘的成形精度的影响并不明显,但增大旋轮轴向进给比,可以降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小。     

钢制带轮热旋压成形工艺分析及有限元模拟

研究钢制三角带轮的成形工艺,通过对旋压成形原理分析和旋轮设计,提出钢制三角带轮热旋压成形的四步成形工艺,并运用Deform-3D有限元分析软件对旋压成形过程进行数值模拟.模拟分析了旋轮形状、旋压进给量和旋压进给比对旋压成形质量、等效应变、等效应力、成形载荷以及轴向压紧力的影响.结果表明:所设计的成形工艺、旋轮形状及工艺参数合理可行;锻件变形均匀,成形质量高,成形载荷较小;在各项工艺参数中,旋轮的形状和旋压进给比是锻件成形的主要影响因素.     

Q235和1060中厚板多道次拉深旋压工艺研究

拉深旋压是旋压成形中最常用、最具有代表性的一种成形方式.简述了多道次拉深旋压成形的原理,介绍了MC2000型数控录返旋压机的控制特性,采用圆弧式旋轮(R70 mm,R10 mm)对Q235(4 mm,6 mm)和1060(9 mm)中厚板进行了多道次拉深成形试验和减薄旋压试验.结果表明,旋轮圆角半径越大越有利于金属的流动;在旋轮圆角半径一定的前提下,增大旋轮的进给速度,工件容易起皱;减薄试验显示Q235和1060板料减薄率分别达到了40%和50%.     

钛合金薄壁筒形件热旋成形技术研究

采用TA15钛合金开展钛合金薄壁筒形件热旋成形技术研究,针对钛合金热旋过程中出现的典型缺陷进行形成机理和控制方法研究,成功地旋制出了质量良好的BT20钛合金大型薄壁筒形件.研究表明,钛合金薄壁筒形件热旋成形的关键是保证金属旋压时变形流动的均匀性,其直接受到热旋加热方式、旋压工艺参数和成形模具等因素的影响.BT20钛合金合适的旋压温度范围为600～700℃,当坯料较厚时温度可稍高以防止裂纹,而坯料较薄时旋压温度可适当降低以防止坯料隆起;钛合金筒形件壁厚越薄,越容易产生鼓包和褶皱等成形缺陷,尤其是当厚径比(t/D)小于1%时,应采用较小的道次减薄率以防止局部失稳;采用较小的工作角和较大的旋轮圆角半径有利于促进旋压变形的均匀性.     

管坯料内壁多槽劈挤成形折叠成因及规律分析

劈挤成形容易出现折叠缺陷。为了研究管坯料内侧劈挤成形时出现的折叠规律,以内径50.2 mm和外径为57 mm的管坯料为研究对象,劈挤成形出高度为20 mm,槽数为40的内齿槽。在劈分角和劈刃倾角不变的情况下,运用Deform-3D数值模拟软件对成形过程进行了模拟分析,研究了相邻凸模夹角β不变的情况下,劈挤凸模工作面间夹角α和劈入深度h0对劈挤产生折叠的影响。结果显示,在夹角β一定的情况下,α值越大,折叠越严重,且折叠变化越急剧,当α≤30°时,没有折叠;劈入深度h0越小,折叠越严重,当h0≥1.3 mm时,折叠消失。从应用的角度考虑,α宜取较小值,h0应取较大值。     

多楔带轮旋压成形工艺及缺陷分析

文章采用旋压工艺替代传统机加工工艺成形多楔带轮。针对物理实验中产生的旋压裂缝以及飞边缺陷,运用有限元模拟分析了变形区域的材料流动情况、应力分布以及缺陷的形成机理。结果表明,多楔带轮在增厚成形过程中,其端部区的材料流动速度低于口部区的材料流动速度,造成端部区的材料积累,形成飞边;在端部与侧壁相交处出现材料不足,径向、周向、轴向最大应力值均超过材料抗拉强度,导致产生旋压裂缝。通过增加一个凹形预成形旋轮,对旋压工艺进行改进,在CDC-S80旋压机上进行试验,消除了旋压裂缝以及飞边缺陷。     

筒形件反旋成形有限元数值模拟

使用数值模拟技术对旋压加工过程进行模拟能为生产提供合理的工艺参数、提高产品质量、减少试加工过程的消耗.基于弹塑性有限元理论,综合考虑旋压过程中金属3个方向的流动以及摩擦等实际情况,建立了筒形件旋压加工的三维弹塑性有限元力学模型,研究了各种工艺参数(包括旋轮圆角半径、旋轮直径、进给速度、每道次减薄率、成形角以及退出角等)对成形结果和回弹的影响规律.模拟结果显示,旋轮圆角半径、进给速度、减薄率等参数对成形结果和回弹量有较大影响.     

7055高强铝合金筒形件多道次旋压成形精度与缺陷控制

7055铝合金兼具钢的高强度与钛合金的低密度，同时具有良好的耐腐蚀性，且成本远低于钛合金，可推广并应用至固体火箭发动机的制造领域。通过分析毛坯性能、材料可旋性和温度对7055高强铝合金材料的力学性能的影响，制定了合理的工艺试验方案，以研究该材料旋压成形精度以及缺陷控制方法。通过开展7055高强铝合金多道次旋压试验，得到了旋压温度对成形缺陷的影响规律，以及旋轮成形角、进给比对工件成形精度的影响规律。最终确定了成形精度最佳的温度区间为90～110℃,旋轮圆角半径为6 mm,进给比为0.40～0.45,实现了7055高强铝合金筒形件壁厚由8.0 mm至1.6 mm的多道次、大减薄量的旋压成形，为该材料应用于固体火箭发动机壳体的旋压成形奠定基础。     

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。     

基于正交试验的筒形件旋压工艺优化设计

为了研究不同旋压工艺参数对筒形件成形精度和旋压力的影响,采用正交优化设计方法确定了试验方案,并利用Simufact有限元软件进行仿真。分析了进给比、轴向进给速度、旋轮工作角和工作圆弧半径对筒形件精度及旋压力的影响,并对影响旋压质量的工艺参数敏感度做了排序。确定了某Φ30mm不锈钢筒形件的最优化工艺参数组合,即进给比S为0.6mm.r-1,旋轮工作角αR为22°,工作圆弧半径ρ为6mm,旋轮直径DR50mm。     

锥形件单道次拉深旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对锥形件单道次拉深旋压过程进行数值模拟,并且对其应力应变分布规律进行了研究,重点研究了旋轮进给比以及毛坯厚径比对板材成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位。模拟及试验结果表明,与锥形件普通拉深成形相类似,口部(即成形过程中的坯料凸缘)和侧壁中下部靠近圆角处是锥形件单道次拉深旋压过程中易分别产生起皱和破裂的部位,应特别予以关注。     

盘形件中心区域冲锻增厚工艺

提出一种通过拉深-压平两个工步使圆形板坯中心区域增厚的工艺,基于控制变量法设计了有限元模拟方案,研究了成形过程,分析了成形中各参数对最大增厚和厚度波动的影响规律,并进行了实验验证。有限元模拟和实验结果表明,随着凸模半径R0与凸凹模间隙D的减小,凸模行程H增加,板料增厚后的最大厚度和厚度波动均显著增加。凸模头部半径R1对增厚效果影响不显著。在不同的工艺参数下,第1步拉深时拉深件侧壁倾角、局部减薄量不同,导致了第2步压平时径向应力和材料硬化的差别,最终形成了板料的均匀增厚和不均匀环形区增厚两种成形方式。     

铝板弯曲电磁校形实验研究

回弹是弯曲成形的主要缺陷,传统的弯曲工艺消除回弹的效果并不理想.电磁成形是一种高速成形技术,能提高成形性能,改善应力分布,有效地控制回弹.以1060铝板为研究对象,提出一种用于V形件弯曲校正匀压力线圈,以利于提高成形效率,对不同厚度的铝板毛坯进行电磁弯曲校形实验.实验结果表明:随着放电能量的增加,V形件回弹逐渐减小直至消除;坯料越厚,消除回弹所需的能量越大;坯料宽度对工件回弹没有影响;在较低的能量下对工件进行多次放电,随着放电次数的增加,回弹逐渐减小,最终被消除;离折弯线区域越近,工件塑性变形功越大.     

变截面零件辊锻过程数值模拟优化

采用美国MARC公司的MSC／superform软件对叶片辊轧工艺进行了数值模拟。模拟建立两种有限元模型——对称模型和非对称模型，在两种模型下分别分析了坯料与轧辊之间的摩擦系数对中性角的影响，得出中性角随摩擦系数增大而增大，前滑区变形金属随之增多。反之，摩擦系数过小影响坯料的正常咬入，出现打滑现象。模拟结果显示摩擦系数取0．3为最佳选择。在不同模拟模型下不同型槽内变形区金属的流动情况不同。非对称型槽成形的工件由于上下表面金属流动速度不同，出现弯曲现象；对称型槽成形的工件较平直。因此，为保证叶片的成形质量，设计选用对称型槽形式。通过数值模拟优化设计工艺参数，为叶片辊轧工艺的制定提供依据。     

多种倾角类比SLM成形TC4复杂曲面构件性能

为探究SLM成形TC4钛合金高性能复杂曲面构件，选择激光束垂直基板扫描，成形与Y轴成0°、30°、45°、60°四个典型倾角结构作类比分析，探讨倾斜角度对SLM成形件表面形貌、内部组织及力学性能的影响。为提高SLM成形复杂构件的综合性能，对45°倾斜角试样进行固溶处理和完全退火处理分析，讨论热处理对45°倾斜角试样的拉伸性能及断口形貌的影响。结果表明：不同倾角的TC4试样表面存在球化、沟壑、沟脊和未溶粉末粘连等缺陷，且倾斜角度越大，表面沟壑和沟脊缺陷越明显；而试样倾角变化对其内部组织和显微硬度影响较小。经950℃固溶处理后的试样，α相溶解，强度明显下降；固溶处理试样断口形貌韧窝面积大且深，试样塑性增加，与强度分布特征相符。由此可推测，SLM成形复杂曲面构件的表面缺陷较多，但内部组织性能相对均衡，且固溶处理能够减少内部缺陷，提高构件综合性能。     

某VCR发动机齿板热锻成形参数研究

对某VCR (Variable Compression Ratio,可变压缩比)发动机齿板热锻成形进行参数影响和优化研究,可为锻件质量控制提供理论依据。基于DEFORM-3D,建立了该过程的有限元仿真模型,研究了坯料始锻温度和上模下压速度等参数对金属填充模腔情况、成形载荷、终锻件温度和等效塑性应力分布等的影响。结果表明:在研究的参数范围内,金属填充模腔完整,无折叠缺陷;当坯料始锻温度升高或上模下压速度加快时,各工步所需载荷和终锻件的最大等效塑性应力均减小,终锻件温度升高。最终获得了较优参数,即坯料始锻温度为1050℃、下压速度为50 mm·s~(-1)时,终锻件温度分布合理、填充饱满、无折叠和表面过度氧化缺陷,且锻件应力和成形载荷小,并对较优参数进行了实验验证。