电渣熔铸钢锭应力场的模拟研究

针对电渣熔铸钢锭各部位温差大、易产生热应力及测量困难的特点，采用大型有限元分析软件ANSYS对电渣熔铸过程中钢锭温度场和应力场进行了模拟研究，模拟结果与实际相吻合，并以此研究了钢锭的温度场及应力场分布，为电渣熔铸的实际生产提供了科学依据。     

电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯水平连铸技术

采用数值模拟方法研究在电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯的水平连铸制备过程。为了考察电磁场对复层管坯水平连铸过程的影响,建立一个三维分析模型并对有无施加电磁场时的两个水平连铸过程分别进行全面地模拟与分析。数值模拟结果表明：施加旋转电磁搅拌后,铝合金熔体的紊流作用增强,糊状区的范围增大,糊状区的温度梯度减小且温度场变得均匀,铝合金熔体的固相率下降。这些改变有利于复层管坯组织的细化及复合界面元素的扩散。采用与数值模拟相同的工艺参数进行实验,结果证实在电磁场作用下复层管坯组织得到细化并且复合界面的元素扩散作用增强。     

Constitutive description of casting aluminum alloy based on cylindrical void-cell model

Casting aluminum alloys are highly heterogeneous materials with different types of voids that affect the mechanical properties of the material. Through the analysis of a cylindrical void-cell model the evolution equation of the voids was obtained. The evolution equation was embedded into a nonclassical elastoplastic constitutive relation, and an elastoplastic constitutive relation involving void evolution was obtained. A corresponding finite element procedure was developed and applied to the analyses of the distributions of the axial stress and porosity of notched cylindrical specimens of casting aluminum alloy A101. The computed results show good agreement with experimental data.     

方圆坯连铸结晶器锥度的测量及分析

在连铸过程中,结晶器锥度对提高连铸机的产量、改善铸坯质量、延长结晶器的寿命都起着决定性的作用。本文简要介绍了连铸中结晶器锥度的作用,分析了方坯及圆坯结晶锥度的设计原则,并以不同方坯及圆坯结晶器内腔尺寸测量数据为基础,分析了结晶器锥度在生产过程中存在的问题。     

异型坯连铸机中间包热应力分析

为了解中间包大量发生裂纹的原因,利用有限元方法对中间包壳体的应力场进行了分析,计算了不同情况下的中间包壳体的应力分布,比较了载荷和结构对中间包壳体应力分布的影响,结合现场实际情况提出改进措施.现场实际使用证明其效果良好.     

模具参数对304不锈钢圆筒拉深件残余应力的影响

过大的残余应力容易导致圆筒拉深件应力腐蚀开裂失效。通过7组切环实验及有限元模拟研究了模具参数(凹模圆角半径和凸凹模间隙)对304不锈钢圆筒拉深件残余应力的影响,测得了各圆环的张开距离,采用ABAQUS有限元软件计算出圆筒件中的残余应力。结果表明:环向残余应力先随着凸凹模间隙的增大而增大,但当凸凹模间隙大于1.06t时,环向残余应力基本不受凸凹模间隙的影响;凹模圆角半径对筒形拉深件环向残余应力几乎没有影响;中部径向残余应力随着凸凹模间隙和凹模圆角半径的增大而增大。因此,选择较小的拉深间隙对减小304不锈钢圆筒拉深件中的残余应力是有效的。     

DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了双旋轮筒形件流动旋压成形有限元数值模拟模型,分析了DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程的应力应变分布规律,并研究了旋轮成形角、旋轮圆角半径、旋轮进给比和壁厚减薄率4个关键工艺参数对DP800钢筒形件流动旋压力的影响。结果表明:等效应力和等效应变的最大值出现在旋轮与坯料接触区,已成形区域的应力均匀;工件外表面的等效应变均大于工件内表面等效应变,并沿着厚度方向逐渐减小;各旋压分力大小顺序为:径向旋压力轴向旋压力切向旋压力;随着圆角半径、旋轮进给比、壁厚减薄率的增大,各向旋压分力和总旋压力都呈增大趋势;随着成形角的增大,轴向旋压力和切向旋压力呈增大趋势,但径向旋压力和总旋压力呈先减小后增大趋势。     

薄板坯连铸凝固状态分析与结晶器长度设计

推导了薄板坯连铸过程中钢液在结晶器内的凝固传热有限元方程,开发了钢液凝固状态及温度场分布的模拟分析软件,探讨了拉坯速度及结晶器长度对结晶器出口坯壳厚度的影响。     

薄壁圆筒件旋转椭球面型冲压缩口的应力分析

应用金属塑性成形理论中的轴对称薄壳理论 ,对薄壁圆筒工件旋转椭球面型冲压缩口成形过程的应力进行了分析 ,得出了缩口系数k≥ 0 71时此类工件缩口段经向应力的变化规律及其与其他参数之间的关系 ,推出了这种情况下工件最大轴向压应力及缩口力的计算公式 ,为工艺设计人员研究、制定相应缩口工艺提供了依据。     

连铸板坯内部裂纹的形成机制及控制实践

通过对连铸坯内裂纹的形貌、形成机制的系统性概括与分析,发现其内裂纹的产生主要有两方面的原因:(1)设备因素:辊子间距、变形、弯曲以及矫直方法等(;2)操作因素:浇铸速度、二次冷却强度以及P、S等元素的浓化等。而减少连铸坯内部裂纹的发生机率,需要采取措施使作用于铸坯上应力的总和达到最小程度,尤其要控制好连铸坯鼓肚。据此,提出了维护好连铸机的设备功能精度、减少连铸坯鼓肚量、坯壳凝固前沿所受的各种机械应力的方法,以减少连铸坯内裂纹的产生。综上所述,依据连铸坯凝固收缩原理和凝固末端轻压下原理而开发的动态轻压下技术或静态辊缝收缩控制技术是控制连铸坯内部裂纹最经济、最有效的措施。     

空心坯料反挤压省力成形方法及应用研究

采用主应力法与数值模拟相结合的方法,研究分析空心坯料反挤压成形力变化规律。结果表明,空心坯料反挤压在减少接触面积的同时,减小了接触面上的单位变形力,大幅度降低了挤压成形力。经在重型车辆铝合金轮辋成形中验证和应用表明,该方法可行,为底部带中心孔的大型薄壁筒形零件的成形,提供了新思路。     

第三类边界条件下大型圆柱体钢锭加热速度计算

针对大型钢锭在第三类边界条件下的加热过程进行分析,利用加热时温度沿钢锭横截面的分布变化和由温度梯度导致的钢锭瞬时热应力计算方法,建立了加热过程中钢锭径向、横向和切向的瞬时应力模型。在瞬时应力模型的基础上,根据钢锭在某一温度下的屈服强度和加热炉温度值,提出了控制钢锭加热速度的计算式。用此计算式计算加热工艺参数,可以有效控制钢锭在加热过程的温升速度,避免钢锭在加热过程中产生裂纹,该计算方法已在某特殊钢锻造厂得到实际应用,生产实践证明该方法可行。     

油井空心抽油杆杆头断裂失效分析

描述了空心抽油杆杆头的结构和断裂位置并对外观进行了检查,分析了其断口形貌、硬度、化学成分和显微组织,并结合该空心抽油杆的服役条件,对杆头的机加工质量进行了解剖分析。结果表明,滚压螺纹加工在非等壁厚圆柱面上时,在外界承载的作用下,相对壁厚较小处螺纹牙底成为疲劳裂纹源,形成疲劳断裂,为断裂失效的主要原因。针对该失效原因,提出了相应的改进方法。     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

双辊铸轧薄带钢侧封板热应力的数值分析

采用有限元法模拟了双辊铸轧薄带钢工艺中侧封板的三维温度场和热应力场。通过对侧封板的温度和应力的耦合数值模拟 ,得出了在铸轧过程中侧封板的温度和热应力的分布规律。根据热应力分析了侧封板裂纹产生机理 ,得出侧封板产生裂纹的位置与实验结果相吻合 ;同时分析了不同预热温度对侧封板温度和热应力分布的影响 ,得出了侧封板的最佳预热温度范围     

Simulation of casting deformation based on mold surface element method

Deformation of casting during the solidification process has puzzled many engineers and scientists for years. In order to attain the goal of near-net forming by casting, numerical simulation is a powerful tool. Traditional methods compute the thermal stress of both the casting and the mold. This method suffers the problem of massive calculation and failure of convergence. This paper proposes an improved Mold Surface Element Method, the main idea of which is to use the surface elements instead of body elements to express the interactions between the casting and the mold. The proposed method shows a high computation efficiency and provides satisfactory precision for engineering. Two practical casting products were used to verify the proposed method. The simulated results agree well with those observed in practical products. The proposed method is believed to benefit production practice and to provide theoretical guidance.     

局部增压技术在发动机支架压铸模中的应用

阐述了局部增压技术的原理及其在发动机支架压铸模中的应用,通过挤压机构的设计及挤压工艺参数的调整,解决了发动机支架压铸模设计的问题,满足了特殊结构和高质量要求的铸件生产,提升了铸件成型质量。     

连铸结晶器温度场和应力场的有限元分析

在高效连铸过程中,结晶器的传热效率起着至关重要的作用。根据小方坯结晶器的传热特点,利用六面体八节点单元,建立了三维非稳态有限元传热数学模型,并用FORTRAN开发了相应的程序,对小方坯结晶器在浇注过程中的温度进行了模拟,获得结晶器温度场分布及变化情况;同时建立结晶器相应的三维应力模型,利用小方坯结晶器温度场的计算结果,模拟了不同结晶器铜板厚度的应力和铜板的变形。结果表明,结晶器壁越薄,变形越严重,应力越大;多锥度结晶器更适合结晶器的变形特点。     

照相机铝合金外壳压铸CAE分析

通过建立温度场计算数学模型,利用有限元软件ProCAST模拟了照相机铝合金外壳的充型过程。通过模拟结果分析,预测了铸件在充型过程中可能出现的相关缺陷以及缩孔疏松形成的位置,并提出了一些修改方案和改进措施。     

CAE模拟分析在前盖压铸模设计中的应用

应用Anycasting软件对铸件的填充过程、凝固过程和模具温度场进行模拟分析,利用模拟结果优化模具结构,尽量避免模具设计对铸件质量产生的不利影响,降低铸件缺陷产生的概率,缩短产品开发周期。