中大型环件轧制技术现状与发展趋势

环件轧制又称为环件辗扩或扩孔．它是借助环件轧机来轧制孔形．使环件生产过程中出现连续的局部塑性变形．进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。它适用于生产各种形状、尺寸的环形机械零件．     

大型环件轧制技术现状及关键技术研究

环件辗扩(又称环件轧制,简称辗环)是一种连续局部近净成形工艺,通过辗环机对毛坯施加轧制力,实现毛坯壁厚减薄、直径扩大、截面轮廓成形,具有高效、节能、节材、产品精度高、组织性能好、生产成本低等显著优点. 随着我国风力发电、航空航天、核电、船舶等行业的迅速发展,3MW/5MW风电塔筒连接法兰、火箭筒连接法兰、地面发射大回转...     

超大厚壁法兰锻件成形工艺的研发

针对超大厚壁法兰成形困难问题,用锻造模拟软件Forge对φ5350mm×φ3750mm×200mm环件进行了径轴向轧制有限元分析,给出了工件辗环之前环坯的最佳尺寸。采用开坯+辗环+芯轴拔长+局部镦粗+马架扩孔+粗车+辗环成形工艺,最终生产出了符合要求的产品,解决了超大厚壁法兰轧制成形困难的问题。     

板材滚辗成形工艺

板材滚辗成形工艺（ISF）是一种新型柔性板材成形加工技术。通过压头在板材表面加压后板材发生局部塑性变形。沿一定曲面或类似轨迹连续移动压头,不断施压滚辗板材就会生成3D型零件。本加工工艺不需要模具,相较冲压和拉深加工,滚辗成形工艺成本低,非常适合于试制零件和小批量生产。滚辗成形加工工艺非常有发展潜力,因为这种工艺可实现就近生产,相对于传统大批量生产形式而言,     

内法兰环件辗扩成形尺寸控制方法

尺寸控制是辗扩工艺应用于生产实际所必须解决的一个关键问题。对内法兰环件辗扩过程中的尺寸变化规律进行了研究，指出了现有辗扩设备中尺寸控制方法的不完善之处，建立了内法兰环件精辗位置在线预测的计算公式，给出了径向辗扩成形工件尺寸的控制方法。     

阶梯孔法兰件辗扩变形规律与辗扩成形最佳毛坯的研究

用实验的方法找出阶梯孔法兰件辗扩成形中金属的流动规律,分析了该类锻件在辗扩变形时出现缺陷的原因,提出了消除缺陷的措施,给出了辗扩孔型设计和计算辗扩用最佳毛坯的方法,对使用辗扩工艺生产阶梯孔法兰类工件具有一定的指导意义。     

基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩成形力学性能分析

环形铸坯辗扩成形是一个多场耦合、局部加载和连续成形过程,与传统辗扩工艺相比,缩短工艺流程,减少加热次数,节材、降能耗,具有重要的研究价值与推广应用前景。辗扩过程中,不仅要控制环形铸坯辗扩后的成形精度,还应通过高温塑性变形获得所需微观组织,提高综合力学性能,实现成形/成性一体化调控。根据环件轧制技术及基于铸坯的辗扩成形基础理论,通过对25Mn钢环形铸坯进行辗扩,分析辗扩成形环件不同部位微观组织的变化及力学性能,并借助扫描电镜观察,揭示其拉伸与冲击断口的断裂机理。结果表明:辗扩后环件的外形好,宽展小,椭圆度为0.4;组织内部平均晶粒尺寸小,环件各个区域的力学性能均较高,且中层的略低于内层和外层;拉伸与冲击断裂形式主要为准解理,并伴有韧窝断裂。可见,基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩"成形"/"成性"质量较高,为其进一步研究以及实际生产提供了理论指导价值。     

基于铸坯Q235B法兰件热辗扩过程温度场模拟

基于ABAQUS软件建立了三维有限元模型,采用Explicit显式算法对铸坯Q235B法兰件热辗扩成形过程进行数值模拟,研究了辗扩过程中温度场的变化规律。结果表明:辗扩过程中,环件温度始终是中间区域最高,而内外侧表面及上下端表面处为低温区,边缘区域最低,环件中间区域到表面区域的温度呈现由高到低的渐变分布,并且轴向方向上温度还呈现对称分布。本文的研究对铸辗成形工艺的制定与法兰件质量的预测具有指导性的意义。     

车床主轴毛坯的摆辗成形新工艺探讨

传统车床主轴毛坯锻造工艺采用杆部拔长法,这种传统工艺在能源和材料上浪费较大,加工困难且生产效率低。为优化车床主轴毛坯锻造工艺,提出采用端部局部锻造法的新工艺对主轴法兰部分进行局部锻造成形:以厚壁无缝钢管为原始坯料,经过下料——管端局部加热——油压机端部聚料——最终模锻成形法兰。新工艺根据模锻成形选用的设备不同可以分为平锻工艺方案和摆动辗压工艺方案两种,对比分析两种方案的成形力和设备成本,优先采用摆动辗压工艺方案。通过对摆辗新工艺经济效益的定量计算发现,新工艺比传统工艺每年可节约成本192万元。研究结果表明,摆辗新工艺可有效降低成形力,提高产品组织性能,降低劳动强度,具有经济可行性。     

大型内沟槽环件热辗扩数值模拟

环件热辗扩工艺是利用轧环机上旋转着的型辊对环坯局部连续加压．使环坯在回转过程中产生径向收缩、周向伸长从而使直径扩大、壁厚减薄、截面轮廓成形的连续局部回转塑性成形，是无缝环形零件的先进制造技术之一。由于该工艺具有节能、节材、优质、高效和低噪等优点而被广泛应用于汽车、航空航天等工业领域。大型内沟槽环件辗扩属于异形截面环件轧...     

翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢翼缘变形渗透研究

针对翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢的开发,采用有限元模拟技术,对其变形过程进行了分析,研究了翼缘变形渗透情况。结果表明,翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢变形后,距其翼缘内侧30%t_i处存在最小等效塑性应变区,即该部位变形渗透效果最差;成品翼缘厚大于100 mm时,翼缘心部与翼缘外侧总等效塑性应变均值之差约为0.10,变形渗透程度不良,在成品道次开轧前,将翼缘表面温度降至900 ℃左右,其变形渗透程度得到显著改善;成品翼缘厚小于100 mm时,随着中间坯翼缘厚度由95 mm减小至80 mm,其变形渗透良好,变形更加均匀。     

Investigation on Temperature Change of Cold Magnesium Alloy Strips Rolling Process with Heated Roll

Magnesium alloy strips are widely used in aerospace, automotive industry, etc., which are difficult to produce through cold forming process due to their poor deformation ability. In this article, we studied whether the rolling process with heated roll could be used to roll cold magnesium alloy strips. Thermal-mechanical finite element simulation of the rolling process, using heated roll and cold strips to produce the magnesium alloy strips, was carried out. Influences of roll temperature, rolling velocity, rolling reduction ratio, and initial strip thickness on the thermal field and the mean temperature of magnesium alloy strips were analyzed. Both the heated area in strips in rolling deformation zone and the mean temperature of strips at exit of rolling deformation zone increase with increasing the roll temperature and/or rolling reduction ratio, and/or with decreasing the rolling velocity and/or initial strip thickness. Finally, a formula was developed to predict the mean temperature of strips under different rolling conditions, which also could be used to calculate the critical value of parameters in rolling process.     

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形研究进展

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形关键理论与技术研究,既是先进塑性成形学科前沿领域中的关键和挑战性课题,又是航空航天高技术发展的迫切需求。文章以局部不均匀加载实现通常极难的板面内弯曲成形为切入点,发展了控制不均匀变形以实现精确塑性成形的理论与技术,为我国先进飞机发展面临的大型复杂整体钛框成形制造难题的解决,提供了启示。建立了薄壁管数控弯曲失稳起皱、回弹、截面畸变预测和成形极限分析的模型、过程仿真和优化设计的方法;揭示了其关键影响因素和影响规律;实现了难度很大的薄壁管小弯曲半径数控弯曲精确成形。建立了多道次普旋、曲母线和带内筋件强旋等复杂过程三维仿真模型,提出了解决不均匀变形导致的复杂成形缺陷和旋轮轨迹优化设计难题的方法。解决了大型铝型材先进等温挤压中迫切需要解决的多场耦合作用下温度与速度效应和控制的重大难题。发展了复杂环件辗扩过程和控制仿真的三维有限元模型以及临界摩擦系数确定的解析-数值方法;总结了冷辗扩3种塑性变形行为及多因素耦合对辗扩过程的影响;提出了率相关晶体塑性模型在有限元中实现的稳健算法,实现了冷辗扩宏观变形行为的细观响应描述。     

Influence of process parameters on hybrid forming of aluminum sheet

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｙｂｒｉｄｆｏｒｍｉｎｇｉｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｓｈｅｅｔａｎｄｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｂｉｎｅｄｍａｃｒｏ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ[1] .Ｔｗｏｍｅｔａｌｓｈｅｅｔｓｗｉｔｈ ｐｒｅ ｔｒｅａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｓａｒｅｈｅｌｄｔｏｇｅｔｈｅｒａｌｏｎｇｔｈｅｉｒｅｄｇｅｓｂｙｃｌａｍｐｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｌｄｆｏｒｈｙｂｒｉｄｆｏｒｍｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ …     

用板坯切分法轧制H型钢异型坯的实验研究

以１∶７的模拟比,用板坯切分法对轧制Ｈ型钢异型坯的变形行为进行了实验研究,并简要分析了异型坯的腿部宽展与来料厚度、宽度、轧辊直径、楔高、楔角以及压下量的关系     

基于流函数法的铝合金板材异步轧制应变计算数学模型

作为一种剧烈塑性变形技术，异步轧制是提高铝合金板材变形均匀性的重要方式。但由于异步轧制中存在多变量、强耦合、非线性等特点，其厚度方向变形机制难以精准解析。为深入研究异步轧制厚度方向变形情况，建立了一种板材异步轧制沿厚度方向应变计算模型。根据轧制过程的运动学特点，变形区被分为刚性-塑性-刚性区。在此基础上对变形区边界条件进行了修正，并采用流函数法建立近真实的运动学容许速度场。根据最小能原理和线性化积分手段建立了轧制功率消耗模型，解决了计算过程中的多参量非线性耦合问题，实现了变形区边界模型的快速计算。结合速度分量与应变速率分量，最终建立了异步轧制轧后应变计算模型。为了验证理论模型的准确性进行了数值模拟与异步轧制试验。与试验结果进行对比，计算结果最大误差为13.44%，最小误差为1.33%，整体计算耗时缩减到1 s以下。模型的建立可为异步轧制板材质量调控与预测提供重要理论参考。     

镁合金的塑性加工技术

镁合金的塑性加工技术越来越引起人们的重视。文章介绍了镁合金单一的塑性加工技术如冲压和锻造成形、挤压成形(包括型材和零件的挤压成形)、超塑成形、等温成形(含等温轧制、等温拉深、等温锻造)、等通道挤压、快速凝固／粉末冶金、喷射沉积以及复合成形技术(如铸锻复合成形、液态模锻再锻造、条料铸轧、喷射 轧制／锻造／挤压等。     

An advanced manufacturing method for thick-wall and deep-groove ring—Combined ring rolling

Ring parts like duplicate gear, double-side flange and high pressure value body, are widely used in engineering machinery, which have the common geometrical characteristic of thick-wall, small-hole and deep-groove on the surface. The conventional manufacturing technology for this kind of ring is simple forging with cutting, which has the disadvantageous of high energy and material consumption, low material productivity and poor performance. In this paper, a new manufacturing method for this kind of ring named combined ring rolling (CRR) is firstly proposed based on the minimum resistance principle in metal plastic forming and its forming principle is introduced. Then, the reasonable ranges for key forming parameters of CRR are determined, the FE modeling and simulation analysis and experiment study for the CRR process with a double-side flange ring are performed. By this work, the CRR technique is testified feasible, and the basic thermo-mechanical deformation rules in CRR process are revealed based on simulation with the valid FE model proved by the experiment.     

C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型的建立

以C194铜合金为研究对象,利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了室温单向拉伸实验,获得了应变速率分别为0.01,0.1,1和10 s^-1的应力-应变曲线,构建了C194铜合金室温本构方程,验证了本构方程的准确性。基于Deform-3D有限元数值模拟平台,建立了C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型,并在相同工艺条件下进行了轧制变形实验,结果表明:除第5道次模拟结果与实验的厚度相对误差值为11%之外,其余误差值均小于10%,验证了轧制冷塑性变形有限元模型的可靠性和精确性。为研究C194铜合金板带变形规律及工艺优化奠定了基础。     

钛合金针状焊缝组织的超塑性变形机理

钛合金激光焊缝是非理想的针状组织,对其超塑性变形机理的研究可进一步推进钛合金LBW/SPF技术的实际应用,也对材料成形机理的发展具有一定意义.研究结果表明,TC4钛合金激光焊接试样具有良好的超塑性变形能力,在变形过程中,焊缝发生两次重要的组织转变,即针状组织片层化和片层组织等轴化的组织转变.片层组织在应力作用下,通过断裂、解体和等轴化的过程而转变成等轴晶粒.片层断裂的主要机制是动态再结晶和应力挤压作用;片层解体的主要机制是晶界滑动和转动作用,接头组织的塑性流动机理为晶粒滚动和晶界滑动机理.