半轴套管冲孔连皮缺陷问题研究及工艺优化

半轴套管是汽车桥壳的重要零件,针对北京机电研究所开发的半轴套管热挤压成形技术在进行工艺调试过程中,穿孔及正挤压工序中管端易出现冲孔连皮粘连缺陷的问题进行了分析,探讨了造成连皮粘连的原因,确定连皮过厚和冲头偏心是造成这一缺陷的主要因素。采用Deform-3D有限元软件分别对连皮过厚和冲头偏心的冲孔情况进行模拟,模拟结果较好地反映了实际情况。运用BP神经网络结合遗传算法,对冲孔工序的工艺数据进行优化,确定了合适的连皮厚度。最后,采用优化后的连皮厚度,并对各工序凸模和凹模进行对正检查,生产出合格的半轴套管产品。     

6061铝合金复合挤压的缺陷分析

对6061铝合金坯料进行415℃保温3h+30℃/h炉冷的去应力退火,然后进行"H"形复合挤压,分析其金属流动规律及出现的缺陷。并把实际结果与DEFORM-3D模拟情况进行对比。结果表明:挤压后的试样连皮根部流线不畅,且连皮越薄,缺陷越严重,甚至出现穿流和空洞。挤压过程所需载荷可大致分为缓慢上升、加速上升和急剧上升3个阶段,挤压缺陷出现在急剧上升阶段。     

铝合金控制臂多向挤压制坯及模锻成形工艺

提出了采用多向挤压工艺为复杂枝权类控制臂锻件成形锻造预制坯。选取典型的复杂铝合金控制臂锻件,通过有限元模拟分析,研究了多向挤压成形过程中毛坯温度、材料流动速度、流线及挤压成形力和模锻成形过程中的温度分布及模具充填情况。模拟结果表明:当坯料成形温度为540℃、模具加热保温至200℃时,挤压后两枝权温度为520℃,枝权头部温度约为480℃,无须进行二次加热。模锻成形材料变形均匀,模具充填效果好,飞边较小,表明挤压制坯与锻造型腔较好匹配。最后,通过多向液压机对模拟进行了验证,结果表明,多向挤压制坯成形工艺可以获得高质量的控制臂锻件预制坯,该工艺具有可行性。     

有限体积数值模拟技术在型材挤压变形规律研究中的运用

对基于欧拉描述的金属成形有限体积数值模拟技术进行了概括，通过6063铝合金坯料在挤压模具中变形的过程模拟，分别得到不同时刻的、与实际情况接近的材料变形的速度场、温度场等；该模拟结果反映了挤压时金属的实际变形规律，这表明有限体积数值模拟技术适合解决如挤压这种大变形的三维模拟问题。     

AZ31镁合金挤压-剪切变形损伤研究

以宽幅AZ31镁合金板材为研究对象,采用有限元软件DEFORM-2D对镁合金的挤压-剪切变形过程进行数值模拟。基于Normalized C&L断裂准则,研究了镁合金在挤压-剪切变形过程中损伤积累及分布情况,分别从模具结构和工艺参数的角度进行模拟分析。模拟结果表明,坯料损伤值随着模具拐角数目的增加而快速增长,最大损伤区主要集中在板材下表面。通过添加背压及增大模具内拐角区圆角半径可以有效地降低损伤值,改善坯料内部损伤分布。增大坯料与模具之间的摩擦能够促使大损伤区逐渐向坯料头部集中,从而提高材料利用率。而挤压温度和挤压速度对坯料损伤值的影响不大。     

基于Deform的温挤压模具塑性变形失效分析

生产某壳体零件的凸模存在着严重的塑性变形早期失效现象,本文结合生产实际利用Deform有限元模拟软件对其温挤压过程进行了模拟.通过模拟得到模具在挤压过程中的温度场分布情况.取不同的挤压速度进行了对比分析,得到不同挤压速度时凸模前端高温层厚度.结果表明:当坯料温度低于700℃时,凸模因应力超过模具材料的屈服强度发生塑性变...     

半轴套管精密挤压成形新工艺及应用

针对内部多台阶并且精度尺寸要求高的半轴套管,本文提出了镦粗、反挤压杯形、冲孔正挤压及扩孔整形的成形新工艺,并进行了实际生产.对新工艺开发过程中出现的圆角充不满、连皮无法完全冲出以及底部裂纹或折叠等缺陷产生的原因进行了分析,提出了相应的解决措施:通过增加2mm正挤压件上端尺寸,实现了圆角充满;利用有限元数值模拟确定了连皮冲不掉的原因,并通过提高反挤压工序的设备吨位解决了此问题;通过对挤压件设置追踪点反向追踪缺陷位置,完成裂纹缺陷的处理.     

连皮结构对曲轴模锻成形的影响

为提高材料利用率和锻件填充效果,利用Deform软件对曲轴模锻成形过程进行数值模拟,以曲轴平衡块顶部的充填能力作为考核指标,分析了不同厚度的平底连皮对曲轴平衡块顶部充填的影响。模拟结果表明,当连皮厚度为20 mm时,充填效果最好。并在此基础上,提出了一种凸形连皮的新结构,结合分析结果给出了两种优化方案,即降低连皮与曲轴连接部分的厚度和尽可能提高水平激烈流动停止时连皮处储存的可利用材料,并对优化方案进行了验证。结果表明,在降低冲除连皮压力、曲轴变形或产生裂纹风险的前提下,该结构可以确保曲轴平衡块顶部的饱满充填。     

AZ80镁合金管材反挤压成形的数值模拟与试验研究

采用Deform-3D软件对AZ80镁合金厚壁管材的反挤压过程进行了数值模拟,模拟了不同挤压温度和挤压速度对反挤压成形过程的影响。结果表明,反挤压过程的等效应变主要集中在凸模与坯料接触处和管壁上,管材的内壁和外壁损伤值较大,容易产生损伤。挤压温度越高,管材成形的温差、等效应力和挤压载荷就越小,挤压变形越均匀。挤压速度越小,金属的流动速率峰值越小,金属流动越均匀,管材温差越小,挤压变形越均匀。通过镁合金管材的反挤压试验,验证了模拟结果的准确性。     

高温装炉加热时钢锭温度场和应力场分布规律研究

根据钢锭表面的温升情况确定了高温装炉下的保温时间,利用Deform-3D软件对钢锭高温装炉时的加热过程进行模拟,得到了钢锭在加热时的温度场和应力场分布情况。结果表明,高温装炉能有效减少钢锭的加热时间;高温装炉时因钢锭初期升温速度较快,钢锭心部的三向拉应力增加,表心温差也随之增加,但温差减小较快。实验结果与模拟结果吻合良好,从而验证了模拟模型的可靠性。     

马氏体耐热钢大型管坯加热工艺模拟

为优化马氏体耐热钢G115大型管坯的加热制度,通过有限元模拟,分析了加热工艺对钢锭温度场分布的影响。结果表明,升温过程中钢锭端部截面边缘处与管坯长度1/2截面中心处温差较大,最大约为93 ℃,钢锭加热温度越高,各部位温差越小;钢锭端部截面边缘处温度最高且升温速率最快,管坯长度1/2截面中心处温度最低且升温速率最慢。通过本文研究,推荐G115钢大型管坯的加热制度为炉温由300 ℃升高到500 ℃保温4 h,再升温到850 ℃保温4 h,升温到1000 ℃保温4 h后升温到1230 ℃保温20 h,可为其它工序的加热过程提供参考。     

大口径挤压三通差温制坯新技术研究

为解决目前大口径热挤压三通生产过程中初始管坯加热时间长、能源浪费严重等问题,根据超音频感应加热设备的特点,提出了利用“梨”形铜线圈对管坯局部进行感应加热的方法.实验结果表明,该方法可有效快速地为压包工序提供具有特殊温度场要求的管坯,同时实现了管坯局部感应加热过程在模拟软件中的模拟仿真,为后续的大型三通热挤压工艺有限元研究奠定了基础.     

挤压工艺参数对拐角长悬臂空心铝型材出口截面流速和温度分布的影响

以拐角长悬臂空心铝型材为例,使用Hyper Xtrude分析软件对其挤压过程进行数值模拟,设计正交试验研究了挤压速度、棒料预热温度、挤压筒预热温度、模具预热温度、棒料直径、棒料长度等工艺参数对型材出口截面流速均方差(SDV)和温度均方差(SDT)的影响规律。结果表明:通过极差分析及再次模拟确定最优方案为:挤压速度1 mm·s~(-1),棒料预热温度440℃,挤压筒预热温度420℃,模具预热温度400℃,棒料直径Φ150 mm,棒料长度450 mm,对应的SDV与SDT分别仅为1.3680和1.9130,保证挤出型材获得高的综合质量。通过方差分析得到挤压速度对SDV的影响度及棒料预热温度对SDT的影响度分别高达67.50%和76.41%,定量地表明挤压速度和棒料预热温度分别是影响型材外观质量和内部组织的最主要工艺参数。工厂挤压出的合格产品验证了最优方案的可靠性。     

基于二冷均匀冷却的方坯连铸机二冷喷淋结构

某厂180 mm方坯连铸机生产的铸坯存在较为严重的角部皮下裂纹问题。通过对铸机建模、数值仿真,得到铸坯凝固过程中的表面中心、角部温度等数据。基于二冷均匀冷却原则,对铸坯二冷喷淋结构进行数值仿真评估与优化,包括铸坯在纵向以及周向上的冷却均匀性分析。依据分析结果提出喷淋结构改造方案,对铸机第10流二冷喷淋结构进行实际改造,进行生产试验。对比未改造(其他流)与改造后(10流)生产的铸坯低倍形貌发现,10流生产的铸坯角部皮下裂纹得到明显改善。     

316不锈钢异形Ⅰ截面型材挤压成形过程有限元模拟

以异形Ⅰ形截面不锈钢型材为研究对象,采用DEFORM-3D有限元软件系统对其热挤压成形过程进行数值模拟分析.研究了挤压稳态成形过程中挤压速度、摩擦系数、坯料预热温度等因素对不锈钢型材挤压过程的影响.计算结果表明,当挤压比为9、挤压速度为200mm/s、摩擦因子为0.3、模具预热温度为450℃、坯料预热温度为1050℃时,金属流动状况良好,材料的应力应交分布均匀,可有效提高模具的寿命,对指导实际生产具有积极的参考价值.     

Uniformity and continuity of effective strain in AZ91D processed by multi-pass equal channel angular extrusion

AZ91D magnesium alloy was processed by equal channel angular extrusion（ECAE）. The influence of extrusion temperature, extrusion pass and extrusion route on the ultimate strength of the extruded billet was analyzed. The process of multi-pass extrusion was simulated with the method of finite element analysis, and the continuity and uniformity of effective strain in multi-pass extrusion were investigated. The results show that extrusion pass plays the most important role in improving the ultimate strength of AZ91D magnesium alloy, the extrusion route is the second, and the extrusion temperature is the last, From the numerical simulation, there exists the continuity of the accumulated deformation in multi-pass extrusion and the effective strain increases linearly. The tendency of the strain uniformity is different in multi-pass extrusion with extrusion routes. The results of experiment agree with those of numerical simulation.     

基于有限体积法的铜母线连续挤压扩展成形的数值模拟

对连续挤压几何模型进行简化,基于MSC.SuperForge软件平台,成功实现10mm×80mm铜母线连续挤压扩展成形的有限体积数值模拟,避免了刚塑性有限元法模拟大变形需要多次网格重划,体积损失等难题。获得了金属在模腔内的流动-应力-温度-组织耦合变化规律,详尽的分析了整个扩展变形流动过程与各物理场之间的关系,进一步探明了模腔结构对成形过程的影响。结果表明,在成形过程中,坯料最高温度约为872K,出现在坯料与挡料块接触的表面上;当趋于稳定状态时,扩展腔内坯料温度分布比较均匀一致,约为660K;坯料密度发生了明显变化,镦粗段坯料密度最高,为8.962×103kg/m3,产品成形区域坯料密度最低,在8.750×103kg/m3~8.771×103kg/m3之间。在镦粗段内,坯料与挤压轮的打滑量为32%,在镦粗前,坯料与挤压轮保持同步。坯料作用在腔体上的压力高点出现在腔体挡料块顶端,压力为473MPa。扭矩校核表明,数值模拟结果和实测结果吻合较好。     

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。     

FEM simulation of extrusion of 3003 alloy tubes

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎ ｄｕｓｔｒｙｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｏｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ ,ｅｘｃｅｌ ｌｅｎｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｇｏｏｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｃｏｒｒｏｓｉｖｅｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｈｅ 30 0 3ｔｈｉｎｗａｌｌｓｍａｌｌｔｕｂｅｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｏｆａｅｒｏｓｐａｃｅｖｅｈｉｃｌｅｓ.Ｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆ 30 0 3ａｌｌｏｙｔｕ…     

宽厚板高强钢除鳞技术的研究与应用

莱钢宽厚板生产线随着高专产品比列的不断提高,高强钢所占的比例越来越大,但在生产过程中出现了除鳞困难的问题,严重影响了钢板的表面质量。通过分析,找出了造成高强钢除鳞困难的根本原因是其化学成分中含有Ni、Cr元素,在钢坯加热过程中形成了粘附性很强的氧化物,致使除鳞困难。为此,优化了化学成分、制定了合理的加热工艺并改造了除鳞系统,使高强钢表面除鳞质量明显提高。