锻造模具材质应用

热模锻造是将锻件坯料加热到金属的再结晶温度以上的锻造温度范围内,放在锻造模具上,再利用锻造设备的压力将坯料锻造成锻件毛坯.锻造时,由于面压增大、工作接触时间增长,交变应力导致模具温度升高、软化和内应力,会发生早期疲劳热裂纹.     

FGH96合金盘件等温锻造温度的优化设计

FGH96合金属于难变形材料,采用等温锻造成形是其最佳成形工艺。等温锻造时模具长时间处于高温状态,由于模具十分昂贵,最佳的成形温度必须综合考虑温度对材料的成形性能和模具强度及寿命的影响。通过对等温成形过程坯料和模具的热力耦合有限元模拟,获得了FGH96合金等温锻造温度范围内模具型腔表面等效应力峰值、模具材料屈服极限、强度极限随温度的变化规律。根据模腔上的等效应力峰值最大程度地小于模具材料的屈服极限的原则,确定出FGH96合金最佳等温成形温度为1050℃左右。应用于实际生产,取得了良好的效果。     

商用铝合金轮毂法兰盘锻造工艺研究及参数优化

针对商用铝合金轮毂法兰盘的结构特点对锻造工艺及模具结构进行改进,将预锻过程中上、下模设计成波浪形,使材料在锻造过程中流动更加顺畅,终锻过程中材料的变形更加均匀,利用simufact软件对锻件的锻造工艺进行有限元模拟分析,并以模具温度、坯料温度、上模下压速度、摩擦因数4个工艺参数为因素,以成形载荷为目标函数,建立正交试验,确定最佳工艺参数。经验证,改进模具结构和参数优化后锻压成形力降低了20%,为实际生产加工提供参考。     

6061铝合金深孔连接锻件模锻成形模拟研究

针对某深孔连接锻件用材料6061铝合金,进行热压缩试验,获得不同应变速率和温度下的流变应力曲线,并通过数据拟合得到该合金流变应力方程;基于DEFORM-3D有限元软件对6061铝合金深孔连接锻件折叠缺陷进行模锻模拟分析。模拟结果表明,锻件成形过程形成弯曲弧面,从而造成金属压缩折叠。通过对原始坯料形状进行改进,即增加预锻,解决了折叠缺陷问题;同时对原始模具结构进行改进,即增加飞边槽,使金属更容易充满模腔;分析优化坯料温度、模具预热温度、摩擦因子等对锻件成形的影响,从而确立较佳的变形参数。试验验证结果表明,锻件成形质量较好,模拟优化较合理。     

300 MW Mn18Cr18N护环模内冲孔工艺试验与数值模拟的研究

本文采用铅材料缩比试验和DEFORM-3D数值模拟对护环模内冲孔新工艺进行探索,通过观察、分析冲孔后制件的形状和表面质量以及模拟过程中的金属流动性,得出锻造护环钢Mn18Cr18N坯料的模内冲孔新工艺。结果表明:坯料圆柱与长方体过渡部分倒角能使制件获得良好的表面质量和形状;坯料镦粗后可改善制件表面局部未充满以及端面有毛刺的缺陷。六方体坯料进行冲孔后能获得质量良好的护环毛坯锻件,为护环冲孔工艺提供一定的理论依据和指导意义。     

基于响应面法（RSM）的锻造预成形多目标优化设计

以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response surfce Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究.首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论.其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计.结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计.     

多向模锻上冲头偏载原因的分析

本文以A105材质4口寸三通锻件为例,通过有限元模拟分析了间隙、坯料温度、垂直冲孔深度对上冲头承受偏载载荷的影响,结果表明,由于间隙和坯料温度局部降低情况的存在,造成上冲头在锻造过程中承受偏载载荷,这是锻件偏心和上冲头倾斜变形甚至断裂的主要原因。适当减小垂直孔深,上冲头的偏载载荷显著降低,但是垂直冲孔深度变化要综合考虑,同时应取得顾客同意。     

基于响应面法的铝合金连杆锻造工艺优化

针对铝合金连杆锻造时出现的表面裂纹,借助有限元分析软件Deform-3D对其进行了数值模拟分析。基于Cockcroft-Latham断裂模型,以损伤值最小为优化目标,借助Design Expert软件采用响应面优化方法对多因素交互影响下的锻造工艺参数进行研究,得到了坯料温度、模具温度、变形速度和摩擦系数对锻件损伤值的影响规律。结果表明,在连杆模锻过程中,当采用坯料温度440℃、模具温度435℃、变形速度25 mm/s、摩擦系数0.3时,连杆锻件的损伤值最小;通过试制得到的锻件表面质量良好,表面没有裂纹。     

某汽轮机叶片材料热变形行为及锻坯参数优化

为提高某叶片锻件质量和生产效率、减少模具磨损,采用热模拟试验研究了叶片材料的热变形行为,建立了材料的高温流动应力方程;以此方程作为材料模型,对叶片的锻造过程进行了数值模拟,优化了制坯工艺参数.试验分析表明,该材料热变形行为符合双曲正弦函数关系;数值模拟结果表明,采用叶根与叶冠成40°角的坯料较优,成形质量与成形载荷对坯...     

基于响应面法的整体式结合齿齿轮温锻工艺优化

针对整体式结合齿齿轮温锻过程成形载荷大、锻件充填不完整和模具磨损大等缺陷,以DCT250双离合自动变速器中某整体式结合齿齿轮作为研究对象,建立了以模具预热温度、坯料加热温度、摩擦因子和锻造速度为设计变量,以锻造过程成形载荷、齿形模具最大磨损量和锻件成形率为目标的二次多项式响应面模型。通过响应面法与有限元模拟相结合的方法对温锻过程的工艺参数进行优化,从而得到该产品的最优锻造工艺。经过实际生产验证发现,最优锻造工艺能够在较低成形载荷的条件下锻造出合格的锻件,并且齿形模具的使用寿命由最初的1000件提高至4500件,有效提高了齿形模具的使用寿命。     

基于数值模拟的机匣锻模堆焊再制造分析

采用Deform-3D有限元分析软件模拟了机匣锻件成形过程,研究了机匣锻模的温度及应力分布,分析了成形过程中模具出现的压塌和开裂等缺陷,提出了双金属梯度堆焊修复模具的方法。结果表明:有限元模拟结果与实际较为相符;上模最大温度与最大应力均在中间过渡圆角区,最高温度为678℃,最大等效应力为1830 MPa;模具表面及以下20 mm内的区域,应力较大,温度较高,应在此区域采用双金属堆焊的方法修复模具。     

铝合金连杆锻造工艺设计及模拟研究

通过分析铝合金模锻工艺的特点,确定合理的铝合金连杆模锻工艺并绘制了模具图。同时利用DEFORM软件对锻造过程进行模拟研究,预测出锻件上的缺陷位置,为实际锻造生产提供理论依据。研究发现,锻压过程中合金的流动性整体较好,在锻件头部和杆部边缘处充填性稍差,主要的缺陷也易在这些部位产生。锻压过程中应力总体呈增加的趋势,在锻件结构较复杂的地方,应力值较大,且变化无明显规律;相反,在变形较简单的部位其应力变化较平缓。其次,应力值较大的地方应变值较小,符合锻造过程中的应力应变变化规律。     

23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢模锻件锻造工艺研究

利用Gleeble- 1500热模拟试验机对23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢进行了热压缩试验,建立了材料流变应力模型,采用Deform 3D有限元软件对其模锻件锻造成形过程进行数值模拟,研究了不同工艺参数对锻件成形的影响.结果表明:适当增加变形温度,可有效降低材料的变形抗力,增强材料在模腔中的流动性；摩擦因子的减小,能够降低成形载荷,改善难变形区域的成形,使变形更为均匀；变形速率影响锻件的温升,其合理选择对锻件成形有一定影响.     

突缘叉热模锻工艺及模具结构优化数值模拟

近些年汽车工业的飞速发展．带动了锻造行业的快速发展,全球每年生产的锻件中有将近70％是汽车模锻件。热模锻一般是指将金属坯料加热到再结晶温度以上．利用模具向金属坯料施加压力产生塑性变形,从而获得合格锻件的精密锻造方法。图1是某型号汽车突缘叉零件的毛坯件,锻件上设计有许多装配、运动轨迹所需结构,内档部分不加工且允许变形量较小,锻件的落差大．特别是异型分模．对分模线和切边后的残余毛刺要求高．锻件的材料为40Cr。     

TC4钛合金薄壁高筋构件近等温锻造技术研究

研究了TC4钛合金薄壁高筋构件的近等温模锻工艺,合理设计了锻件的尺寸与模具结构,同时利用有限元模拟软件Deform3D对闭式模锻与开式模锻下的预制坯锻造方案以及不同长度的圆棒锻造方案下锻件的成形过程进行了有限元模拟分析,从而对锻造工艺参数进行合理选取。基于近等温锻造工艺,通过多火次、增量变形的方法成形出了质量良好的TC4钛合金精密模锻件。微观组织分析表明,锻件各区域的微观组织均为既存在等轴初生α相,又存在片状β相的双态组织,且晶粒大小比较均匀。相对于原始坯料,经过近等温锻造的锻件的断裂伸长率略微下降,屈服强度变化不大,而抗拉强度与弹性模量比坯料略微上升,力学性能良好。     

有限元模拟技术在主体锻造工艺设计中的应用

采用Forge 2D/3D锻造有限元模拟软件,模拟和分析了大型锻件主体的锻造环境和变形过程;讨论了锻件温度、模具设计、锻造设备等因素对锻件成形的影响;分析了锻造过程中锻件应力应变、金属流动规律、缺陷预防、金属流线、锻件最终几何形状等因素;确定了下料重量、锻造能量、锻造火次、模具设计等锻造工艺设计中的重要参数,为实际生产中锻造工艺的制定提供了依据。     

一种制动杠杆螺栓用不锈钢热变形行为及锻造工艺

为研究一种制动杠杆螺栓用不锈钢材料的热变形行为及锻造工艺,利用热模拟试验机对材料进行了高温压缩试验,得到了该材料的真应力-真应变曲线和显微组织。将高温压缩试验得到的数据导入有限元模拟软件Deform-3D中,对制动杠杆螺栓的成形过程进行了数值模拟,分析了成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力场分布等,最后根据优化得到的工艺参数设计了相应模具,并做了工艺试验,工艺试验得到的制动杠杆螺栓锻件充填饱满、尺寸符合要求、锻造流线分布合理,且锻件经过机加工后,没有发现锻造缺陷,符合使用要求。该研究对此类零件的生产具有一定的指导意义。     

基于DEFORM-3D的GH5188卡箍热模锻造过程数值模拟

通过DEFORM-3D软件对GH5188卡箍热模锻造过程进行数值模拟,分析了卡箍热模锻造变形过程中的网格流动、应力场、应变场和温度场。GH5188卡箍热模锻造成形分为3个阶段：镦粗成形、毛边成形和再结晶。结果表明：在1000℃和变形速度为20 mm·s^-1条件下进行热模锻得到的锻件的流线分布合理、变形均匀,主体无应力集中,锻件表面无缺肉、折叠等缺陷;锻后晶粒细化现象主要存在于连皮拐角处和毛边中,卡箍整体的晶粒尺寸一致。因此,该工艺方案合理并可行,为卡箍实际锻造生产提供了理论指导。     

基于响应面法的汽车发电机磁极锻造成形工艺多目标优化

针对汽车发电机磁极锻造成形过程中出现的填充不满、成形载荷过大、局部应力过大等缺陷,采用Deform软件对磁极锻造成形过程进行数值模拟分析。以降低未填充率、成形载荷和局部应力最大值为优化目标,以坯料直径、锻件温度、挤压速度和摩擦条件为优化变量,通过4因素5水平的中心复合试验,采用响应面法进行建模分析,最终得到3个优化目标的二阶响应面模型;对所建立的模型进行方差分析,通过模拟试验验证了该模型的准确性和可靠性。实际生产表明:采用优化工艺参数组合可以得到成形缺陷较小的磁极锻件,锻件成形精度可以达到±0.5 mm;成形载荷和局部应力最大值得到降低;提高了模具寿命及生产效率。     

模具加载方式对传动用螺旋伞齿轮闭式锻造工艺的影响

闭式锻造通常存在多个动模,而各个动模之间的加载方式是影响锻件成形质量的重要因素之一。针对螺旋伞齿轮闭式锻造工艺中,存在的模具寿命低、锻件填充不满等缺陷,在原模具结构基础上增加了1个动模,并通过有限元软件Deform-3D对螺旋伞齿轮的闭式锻造过程进行了建模仿真,研究了上、下凸模的4种加载方案对锻件成形质量及模具的影响,分别从材料的流动和填充规律、锻件的温度分布规律以及模具载荷的变化规律等方面进行了分析。结果表明：采用改进后的模具结构可以获得质量良好的锻件,消除了填充不满缺陷;同时,采用第3种加载方案,获得的锻件质量更好,模具的寿命更长。