基于数值模拟的锌锭模应力应变分析

针对锌锭模在使用过程中内圆角部位因疲劳裂纹而失效的问题,利用有限元方法,分析了锌锭模在锌锭浇注过程中应力场及其变化规律,各部分的位移及其变化规律,可作为锌锭、铝锭等模具设计制造的理论参考.     

超高强钢板热成形模具的热力耦合分析

根据热成形模具温度与应力的相互关系及变化规律,应用ABAQUS软件对超高强钢板热成形过程进行了热力耦合数值模拟。分析表明:凹、凸模圆角与板料接触最早且接触时间最长,模具圆角处产生热应力集中;模具温度在淬火初期达到最大值,随着淬火的进行,模具温度冷却速度逐渐减小;模具热应力在2.5 s内变为325 MPa,热应力较高的变化频率及过大的变化幅值,极易造成模具热疲劳;模具温度及热应力曲线表明,温差是产生热应力的原因,并随温度变化;无热传递条件下进行模具机械应力分析,测量后得到模具应力、热应力、机械应力比为:11.25∶10.31∶1,热应力比重极大。     

液态模锻模具的热应力分析

本文对液态模锻模具中产生的热应力进行了分析及公式推导，同时不凹模壁厚上的温度变化进行了试验测定，根据计算可知，热应力的大小与凹模中存在的温度梯度成正比，而且切向热应力在凹模的内，外表面处达最大值，其中外表面为切向拉应力，在液态模锻时将加速裂纹发展，对模具寿命不利，故本文提出采用可换的双层凹模结构将有利于提高模具寿命。     

铸辗成形高温出模环形铸坯的热力耦合模拟

针对铸辗连续成形环形铸件高温出模环节可能产生裂纹、变形等铸造缺陷,通过数值模拟,分析了不同出模温度对铸件热应力和应变的影响,探讨了相同出模温度条件下,不同环境温度和传热系数对铸件热应力和应变的影响。结果表明,环件内表面边界和中心部位应力及变形较大,易产生裂纹。此外,传热系数比环境温度对铸造应力影响大。出模后铸件采取保温措施后,铸件热应力和变形显著减小,裂纹倾向明显降低。     

金属成形热力耦合模拟与模具失效机制研究

借助于Deform-3D软件对TC11钛合金齿轮盘的模锻生产过程进行了热力耦合模拟,并结合锻件生产与模具失效的统计数据,分析了锻模中3个易磨损区的主要失效机制。在1区,坯料与模具接触时间较长,随着界面传递热量的增加,模腔表面发生了软化,在高的机械压应力作用下该区域发生了粘着磨损;在3区,因氧化物颗粒和热机械疲劳裂纹产生的碎片滞留在锻模表面,并伴随着热锻过程的进行,碎片在模腔表面上发生密集流动,最终直接导致了锻模表面的磨粒磨损;而在2区,其工作条件不如3区和1区恶劣,由于锻模表面存在较大的热应力并在机械压应力的耦合作用下,锻模表面发生了热机械裂纹,但该裂纹并没有导致锻模材料的明显损耗。     

新型复合SPD模具应力有限元分析及结构优化

采用商用有限元软件DEFORM-3D对复合SPD (大塑性变形)新工艺——等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)变形过程及模具应力进行了数值模拟。通过变形过程与模具应力分析,综合考虑实际模具结构、模具工作条件等因素,对模具进行了失效分析。结果表明,竖直通道与球形转角过渡圆角处应力集中最显著,与实际上半凹模裂纹源位置一致;凸模头部应力集中及偏载导致未约束的尾部发生失稳,两者都与竖直通道内坯料受反向膨胀力而发生镦粗变形有关。另外,涂覆润滑剂产生的冷热循环热应力也是导致模具早期失效的一个原因。采用预应力组合凹模和凹槽过盈卡配凸模,可以有效解决模具早期失效的问题。     

大型轴承钢球热处理过程中瞬态温度和应力分布

推导了轴承钢球的热传导方程,采用球贝塞尔函数给出了热处理过程中钢球瞬态温度分布的解答,应用弹性力学热应力理论得出了热处理过程中钢球径向和切向应力公式,并以半径50mm的大型轴承钢球为例,对钢球应力分布进行了分析.热处理过程中钢球的表面温度变化剧烈；靠近钢球中心位置为三向拉应力,并且同时达到最大值,开裂容易从中心部位开始发生.靠近钢球表面位置处于二向应力状态,径向应力为0 Pa,切向应力为压应力并达到最大值,导致钢球在锻造过程中产生的表面裂纹扩大,并导致钢球开裂.细化钢球中间部位晶粒,减少在锻造过程中钢球上的裂纹,放缓钢球的加热速度能减少热处理过程中钢球的开裂.     

模锻件链钩螺杆切边带热处理裂纹的控制

对链钩螺杆的切边带裂纹的形成原因进行分析和其控制方法的研究.结果表明:锻造切边时较大应力使其产生微观裂纹,而热处理时热应力与组织应力的共同作用促使微观裂纹扩展成宏观裂纹.适当缩小链钩螺杆锻造时的切边带高度、提高终锻温度、保持凸模与凹模之间适当的间隙、使用锐利刃口凹模都能降低锻造切边应力;降低热处理时的淬火应力,通过回火消除大部分热应力及组织应力,切边带的裂纹便得到有效控制.     

Cr12MoV钢陶瓷模具异常开裂分析

Ｃｒ１２ＭｏＶ钢制陶瓷模具正常失效方式为磨损。一批上模早期开裂失效的主要原因是回火不足,导致残存的淬火组织应力与热应力在后续磨削和线切割加工中产生机械应力叠加后超过材料强度所致。改锻和球化退火不充分,使Ｃｒ１２ＭｏＶ钢共晶碳化物呈带状、网状分布且颗粒粗大而带尖角并促进了裂纹的发展。模具结构中尖角及其间的棱边因应力集中而成为众多宏观裂纹的起点和纵深发展地带。经补充回火的模块在后续磨削和线切割成形中未     

FR型车钩裂纹的消除

FR型车钩的外观及理化性能指标满足AAR标准要求,但对钩颈进行磁粉探伤时发现其存在裂纹。分析该部位产生裂纹的主要原因是在凝固过程中铸件不同截面温差造成的热应力或应力集中以及体积变化的相变应力产生的冷裂纹。通过改进钩体裂纹部位的结构及在裂纹处增加拉筋,以减少热应力及相变应力。工艺改进后,该部位裂纹得到消除。