基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究

针对大型外凹槽型环件成形上的困难,根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法,设计出合理的锻坯尺寸及形状,进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型,对大型异形环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计算结果表明,采用计算机模拟环件的成形过程,可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化,建立起一种大型外凹槽截面环件稳定轧制模型。     

铰链梁锻件的锻造工艺开发与批量化生产

针对某型铰链梁的结构与尺寸,设计了新型中间坯与锻造工艺,并结合数值模拟与试验验证对其进行了详细优化,确定了中间坯与锻件的新工艺方法,试制结果满足设计与标准要求,最终采用该工艺方法与生产中的关键参数控制进行了批量化锻件的生产,检验合格后实现批量化交货。     

斜Ⅰ截面异型环件轧制过程数值模拟

异型截面环件轧制过程中,截面轮廓成形难以控制.斜Ⅰ型截面环件轧制过程中,环件截面轮廓形状与环件直径不能同时达到要求是亟待解决的问题.根据斜Ⅰ型截面环件的结构特点,优化了模具型腔和坯料尺寸.使用有限元方法分析了环件外径变化规律及温度分布规律,并进行了试验验证.结果表明,较大外径的环坯有利于型腔的填充及环件的增大.环件的最终尺寸能满足技术要求.     

异形荒坯预锻在TC17钛合金β热模锻中的应用

建立了TC17钛合金轮盘锻件的三维有限元模型,采用Deform软件对锻件成形过程进行了数值模拟,设计了异形荒坯。结果表明,设计的异形荒坯是合理的,其保证了大高度差β热模锻轮盘锻件各个部位的变形的均匀性,有效地解决了轮缘底部区域变形量偏小的问题。β热模锻工艺可以获得较为理想的网篮组织,各项性能指标满足技术要求。     

鼓形环坯轧制的宏微观变化数值模拟研究

针对鼓形环坯建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,通过Simufact软件对鼓形环坯轧制的宏微观变化进行了耦合模拟,模拟揭示了鼓形环坯在轧制过程中的温度、等效应变、晶粒、动态再结晶的分布和演化规律;深入研究了轧制成形过程中径向每圈压入量对环锻件微观组织大小的影响规律。结果表明:基于鼓形环坯获得的环锻件,其内外侧棱边处发生的动态再结晶体积分数最大,晶粒最为细小,其次是内外表面和上下表面,心部动态再结晶体积分数最小,晶粒尺寸最大;适当增大径向每圈压入量,能够扩大动态再结晶区域,获得晶粒尺寸细小的环锻件。     

锥台复合截面环件精密轧制毛坯的优化设计方法

针对广泛用于油气管道阀门、航空发动机机匣及结合环中的锥台复合截面环件较难同时获得所需的直径尺寸和台阶形状的问题,提出"等壁厚型"和"变壁厚型"两种环坯设计方法。借助ABAQUS模拟平台,建立两种轧制环坯设计下的锥台复合截面环件轧制过程的有限元仿真模型,分析两种环坯轧制过程中的台阶充型规律及最终的成形环件尺寸误差。结果表明,"变壁厚型"环坯比"等壁厚型"环坯轧制成形后尺寸精度高。为获得最优的尺寸精度,在"变壁厚型"环坯设计基础上,添加尺寸修正系数η。通过对比不同修正系数η下的环坯轧制成形尺寸精度,得出尺寸修正系数η在1η1.1范围内的"变壁厚型"环坯为最优环件轧制毛坯。基于模拟结果,在WD51Y-250多功能轧环机上进行锥台复合截面环件轧制实验,验证有限元模拟的可靠性和环坯设计方案的可行性。     

双列圆锥滚子轴承外圈成形工艺优化

根据双列圆锥滚子轴承外圈的结构特点及生产实际,设计了内双锥度型、外双锥度型和外单锥度型3种不同形状的环坯,制定了3种成形工艺方案。在Simufact软件平台进行了轴承外圈成形全过程有限元模拟。结果表明:3种成形工艺方案均能获得合格的轴承外圈锻件;在制坯过程中,外单锥度型方案环坯锻造载荷最小。外单锥度型环坯为轴承外圈轧制用环坯的合理形式。     

钢球坯纵轧成形的数值模拟

基于金属塑性变形基本原理与钢球球坯纵轧成形的特点 ,建立了金属在轧辊孔型中变形的简化模型 ,运用现代有限元数值模拟的方法 ,分析了金属在模腔里的基本流动规律 ;通过对不同参数的模拟 ,得到了能满足球坯质量要求的合理原料尺寸和孔型参数。     

直接时效GH4169合金锻件热加工工艺研究

针对大规格GH4169合金直接时效锻件晶粒度不合格、组织均匀性差、批次不稳定的问题,本文基于有限元数值模拟技术,优化了直接时效锻件的热加工工艺。并且通过试验验证,在对击锤上生产出了满足GB/T30566标准要求的大规格GH4169合金直接时效锻件。     

GH4169大型异形环件胎模制坯及环轧过程数值模拟

采用数值模拟软件对GH4169大型异形环件的胎模制坯及环轧过程进行了仿真分析,分析结果显示:采用现有的压力机和辗环机设备不能完全制备出符合要求的坯料,最后坯料成形欠压40 mm左右,但通过环轧过程仿真分析认为,采用欠压坯料也能够轧制出符合图纸形状和尺寸的异形环件,分析结果与实际生产较为吻合。     

环件轧制有限元仿真过程中数控模型的开发及实现

环件轧制被广泛应用于生产无缝环件，目前基于有限元数值模拟环件轧制成形过程成为研究的热点。然而一般有限元软件不能求解含未知变量问题，这也使得如何在环件轧制有限元模型中模拟实时变化的复杂轧辊运动成为研究的难点。为此，本文首先分析了这些难点并给出了解决方案，然后基于通用有限元软件ANSYS／LS—DYNA，建立了RAW200／160—5型大型数控径轴向轧环机的三维仿真有限元模型，对某大型矩形截面环件进行了一个生产周期的虚拟轧制。仿真结果动态显示了环件实时扩展过程以及环件应力和位移云图，得到抱辊和锥辊在整个轧制过程中随着时间变化的位移曲线图，结果与实际生产过程吻合。从而验证了该数值模拟方法的有效性，可用来指导环件轧制实际生产。     

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。     

游车提环的胎模锻工艺及通用模具设计

游车提环的自由锻工艺的锻件加工余量大、材料浪费严重、加工周期长、费用高。结合提环左右对称的形状特点,制定了模具内焖形的胎模锻工艺。考虑到制坯形式是影响锻件定位和成形的关键因素,对比分析了3种制坯方案,结果发现,圆饼形制坯可在圆弧形下模内自动滚动,实现快速、准确定位,为最优方案。运用DEFORM-3D有限元模拟分析软件,对锻件胎模锻成形过程进行模拟,分析锻造过程中的载荷、温度、应力、金属流动规律等重要参数。经实际生产试制,锻件成形良好,制坯方案和锻造工艺满足锻件成形要求,制坯形式和模具设计简单、可靠,模具通用性高,制造的YC-450型游车提环锻件单件减重185 kg,占原自由锻锻件重量的30%,节省机械加工工时30 h,生产效率高,经济效益明显。     

基于数值模拟的大型厚壁锥环成形工艺优化

为了实现某大型厚壁锥环锻件的整体成形,采用热模拟试验研究了锥环材料的热变形行为,建立了材料的高温本构方程。以此方程作为材料模型,对锥环的塑性成形过程进行了数值模拟,优化了制坯工艺参数。数值模拟结果表明,综合优化后的坯料可以实现一次成形锥环锻件,显著提高成形质量和生产效率。该研究对提高大型厚壁锥环锻件的生产具有重要指导意义。     

基于BP神经网络的GH5188高温合金本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH5188高温合金试样进行热压缩试验,研究其在应变速率为0.001~0.1s^-1和变形温度在1000~1150℃时的热变形行为;建立了基于BP神经网络的本构模型,并验证了所建本构模型的可靠性,最后基于误差计算分析了BP神经网络本构模型的精度。结果表明,温度和应变速率对GH5188合金流变应力的影响明显,随着压缩温度升高和应变速率降低,GH5188合金流变应力明显减小。经定量误差计算分析,BP神经网络本构模型应力预测偏差值在10%以内的数据点占97.92%,BP神经网络模型能准确地预测GH5188高温合金的高温流变应力。     

基于DEFORM-3D软件的304不锈钢环件热辗轧宏观规律仿真研究

基于DEFORM-3D有限元平台,建立了304不锈钢环件热辗轧的三维有限元模型。对304不锈钢热辗轧过程的宏观规律进行了模拟研究,分析了某规格304不锈钢环件热辗轧工艺过程中金属流动、载荷变化、环件锻透、坯料金属损伤等的变化规律。这些结果能为制定304不锈钢环件热辗轧工艺、提高环件质量和精细化控制提供理论依据。     

GH4169异型材单轧槽轧制工艺

采用轧制工艺生产GH4169合金异型材,结合实验条件,基于有限元模拟软件建立了单轧槽少道次轧制过程的三维刚塑性有限元模型。采用异型坯作为坯料,分析了轧制过程中孔型充满度、变形温度、等效应变和等效应力的分布情况。模拟结果表明,采用Φ160 mm×200 mm轧机时,初轧温度为1070℃,断面收缩率为45%,单轧槽两道次轧制成形,孔型充满度良好,等效应变约为0.3~1.4。结合模拟结果,在轧机上进行了热轧实验,轧件厚度满足尺寸要求,宽度比成品小2 mm,没有发生晶粒细化。这主要是由于多火次、多次数轧制,使得加热引起的晶粒长大程度大于小变形量引起的晶粒细化程度,使得晶粒未细化,宽度不够。     

环坯尺寸对于同步环飞边大小的影响规律

采用有限元数值模拟技术与生产试制结合的方法,研究了同步环环坯尺寸对于同步环飞边大小的影响。结果表明,环坯内径对锻件内飞边影响较大,而环坯高度对锻件外飞边影响较大。根据研究结果,提出了四种用于提高该铜质同步环材料利用率的环坯设计方案,有限元数值模拟发现环坯外径67.0 mm、内径49.0 mm、高度12.3 mm时,内飞边尺寸明显减小,且锻件成形良好。生产实践验证了该环坯设计方案的可行性,优化环坯尺寸后材料利用率从59.29%提高到69.04%。     

基于数值模拟的大型矿用销轨锻造工艺

大型矿用销轨属于复杂长轴类锻件,可采用辊锻制坯-热模锻压力机上两工位模锻工艺成形销轨锻件。两侧轨板主要在预锻工序中成形,在材料难以充填的凸耳预锻模型腔外围区域设置环形阻力墙,促使金属向凸耳深型腔流动。终锻完成两侧轨板的尺寸精整与中间销齿的成形。利用Deform-3D有限元软件建立销轨锻造成形过程的有限元模型,进行热力耦合有限元模拟。根据模拟结果分析销轨热锻成形过程中的温度分布、等效应变分布以及金属流动情况的变化规律。以80 MN热模锻压力机作为主变形设备,试制生产了销轨锻件,成形效果良好,验证了模拟结果的准确性。     

有限元模拟验证TC17钛合金前轴颈精密成形过程中变形和微观结构的关系

通过采用有限元模拟的分析方法,研究了前轴颈锻件成形过程中材料流动速度、内部温度场和流线分布情况;采用点追踪的方法研究了锻件不同区域的金属等效应变分布和不同区域的金属最大主应力变化情况。同时,采用金相显微镜对锻件高倍显微组织进行验证分析。通过研究发现,设计的中间坯形状尺寸、压下速率和变形量合适,实际成形情况和有限元模拟结果一致。在成形过程中锻件大头端由于材料流动剧烈而出现温升,导致锻件易出现粗晶或混晶区域。另外,从温度场分布结果来看,与模具接触区域的温降较严重,为了保证锻件不出现双相组织,在类似温降区域应保证有足够的机加余量,以保证零件的组织性能满足标准要求。