TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

台阶截面环件轧制成形原理和工艺设计

本文研究了台阶截面环件轧制中轴向体积流动和壁厚拉缩规律 ,阐明了其轧制成形原理和工艺设计原理 ,建立了相应的工艺设计方法 ,并用于轧制生产工艺设计     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

L形截面环件径轴向轧制过程数值模拟与工艺优化

径轴向轧制成形技术是生产大型高品质L形截面无缝环件的理想加工方法。以Deform有限元软件为平台,对L形截面环件径轴向轧制过程进行了数值模拟,揭示了L形截面环件轧制过程中折叠和凹坑缺陷的形成机理。以此为基础,对初始环件尺寸和轧制工艺进行了优化。研究结果表明:初始环件尺寸和轧制速度设计不合理是缺陷出现的主要原因;优化后的初始环件和进给速度能够消除缺陷,使环件的截面形状填充较好。     

内台阶截面环件轧制成形有限元模拟

基于Abaqus／Explicit提供的显式动力学有限元算法。建立了能反映内台阶截面环件轧制的边界约束模型，模拟了内台阶截面环件成形过程，对轧制过程中不同压下量的应力及等效应变变化进行了分析，并分析了在轧制过程中金属的流动特点，最后通过阶梯孔环件轧制实验，验证了轧制模型的可行性。     

大型厚壁深槽环件卧式复合轧制新方法理论与模拟(一)

由于大型厚壁深槽环件特殊的几何特征,需要采用自由锻与切削的工艺,导致能源材料消耗高、效率低、产品性能差。该文提出一种用于成形大型厚壁深槽环件的卧式复合轧制新方法,基于环件卧式复合轧制成形原理,提出了主要成形参数的设计方法;利用ABAQUS有限元软件进行三维热力耦合有限元建模与模拟分析,验证了环件卧式复合轧制技术可行性,揭示了轧制过程中环件几何尺寸、应变、温度以及力能参数分布演变规律。研究成果为深入研究大型厚壁深槽环件卧式复合轧制成形机理和工艺设计方法奠定了重要基础。     

矩形截面铝合金环件轧制成形方法

在试验和生产实践基础上,提出了一种采用空气锤自由锻制坯、轻向轧环机轧制成形矩形截面铝合金环件的新方法,通过设计轧制用毛坯、轧制孔型、轧制工艺参数,成功实现了矩形截面铝合金环件轧制成形和批量生产。     

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。     

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。     

台阶截面环件轧制缺陷和对策

分析了两种典型台阶截面环件的轧制变形特点，以此为基础阐明了台阶截面环件轧制缺陷形成机制，提出了防止轧制缺陷的对策和方法。     

锥形环锻件预轧坯设计方法研究

锥形环锻件是一种典型的异形截面环件。在轴向高度、锥角和体积相等的情况下,不同壁厚的锥形环锻件水平横截面积分布差异很大,所以利用锥形毛坯直接轧制成形锥形环锻件将十分困难。以典型的大高度锥形环锻件为实例,在考虑轧制稳定性、轴向金属体积流动等工艺条件的基础上,利用增大锥形环锻件大端壁厚的方法对锥形环锻件预轧件进行了设计。以有限元模拟软件Abaqus为平台,对锥形环锻件的轧制过程进行了模拟,模拟结果表明:锥形环锻件预轧件设计方法是合理的。     

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。     

环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

环件冷辗扩技术现状和发展

介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展。文中指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,而在我国还是一个空白。同时,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

FE simulation and experimental research on cylindrical ring rolling

During the conventional ring rolling process, the ring mainly produces the incremental deformation of wall-thickness reduction and diameter expansion, which makes it difficult to manufacture the cylindrical ring with small diameter and large height. In this paper, a new method for manufacturing the cylindrical ring using a ring blank with smaller height, i.e. cylindrical ring rolling, is proposed and its feasibility is verified. For evaluating the cylindrical ring rolling process and to better understanding its deformation characteristics, a 3D elastic–plastic FE model of cylindrical ring rolling is first established. Then, the comparison between conventional ring rolling and cylindrical ring rolling is investigated using this 3D FE model. Finally, the effects of the process parameters, such as the feed rate of the idle roll, diameter of the idle roll and friction coefficient between the rolls and ring, on cylindrical ring rolling are numerically revealed. The experiment is carried out on a vertical NC ring rolling machine and the good agreements between the experimental and simulation results verify the validity of the established 3D FE model of the cylindrical ring rolling.     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

错位环轧工艺

错位环轧工艺是在环件外周的适当位置安置两个辗压轮,同时在环件内孔的两辗压轮与环件接触处之间的近中部位置错位安置一个芯辊,外周的大辗压轮由电动机拖动旋转,它带动环件、芯辊和小辗压轮旋转,构成环轧,外周的两个辗压轮和内孔中的芯辊,在径向发生相向连续的进给运动的过程中,保持内外三个轧辊的错位状态,在此状态下,它们的径向压力难以穿透环件的壁厚,环件壁厚处于未锻透的状态,在轧制过程中,环件的断面面积变化不大,在咬入条件满足时,环件外周及内孔表面的局部连续受压,迫使环件外周表层金属发生轴向流动变形,去充填模具型腔,形成与模具型腔相对应的较复杂的断面形状。     

Recent Development on Theory and Application of Variable Gauge Rolling,a Review

Variable gauge rolling （VGR） is a new technology for producing the materials which have the advantage of lightweight due to optimized thickness according to load distribution. The new progresses in the theoretical research and application of VGR are reviewed in this paper. Two basic equations, VGR-f and VGR-s, were deduced. The former is a new differential equation of force equilibrium, and the latter is a new form of formula for the law of mass conservation. Both of them provide a new base for the development of VGR analysis. As the examples of VGR＇s application, tailor rolled blank （TRB） and longitudinal profile （LP） plate are introduced. Now TRBs are only produced in Germany and China, and have been used in the automotive manufacturing to play an important role in lightweight design. LP plates have been used in shipbuilding and bridge construction, and promised a bright prospect in reducing construction weight. In addition, new technologies and applications of VGR emerge constantly. Tailor welded strips and tailor rolled strips with variable thickness across the width can be used for progressive die and roll forming. The 3D profiled blank can be obtained by two-step rolling process. Tailor tubes witli the variable wail thickness are an efficient way to reduce the weight. The blank with tailored thickness and mechanical property is also under development. Above products based on the tailored ideas provide a new materials-warehouse for the designers to select so as to meet the needs of weight reducing and material saving.     

冷搓成形工艺参数对花键晶粒度影响的研究

根据花键轴零件冷搓时所使用刀具的参数以及轴坯的基本参数建立模型;对花键轴的冷搓加工过程进行数值模拟,模拟的花键齿形与实际相符。在此基础上设置模型的微观仿真参数,从微观层面上对加工过程中微观尺寸的变化进行仿真。由于材料性能与其晶粒尺寸有关,故冷搓成形过程中以微观晶粒尺寸与数量变化情况作为指标,采用正交试验探究摩擦因数、搓齿运动速度以及环境温度对晶粒度的影响程度。通过极差和方差法分析3个因素对材料微观晶粒尺寸的影响,得到搓齿运动速度对晶粒尺寸的影响显著。