外壁带凸台锥形截面环件轧制成形规律

介绍了一种外壁带凸台锥形截面环件的一体成形轧制工艺，该工艺降低了外壁带凸台锥形截面环件的材料消耗，提高了环件的整体质量。通过ABAQUS软件建立了该环件轧制成形的有限元模型，并对轧制成形工艺进行了分析，研究了轧制过程中Mises应力、内壁位移和等效应变的变化规律。结果表明：在环轧开始阶段，由于应力分布不均匀，应力呈周期性变化，在4.5 s后，环件的应力分布逐渐均匀；在材料填充凸台过程中，远离凸台孔处的材料堆积并高于凸台孔；凸台两侧的应变存在差异，且当进给量为4.5 mm时更加明显。实验结果与模拟结果相近，验证了该成形工艺的可行性。     

大型40Cr13不锈钢环件径—轴向轧制工艺研究及优化

大型40Cr13不锈钢环件轧制成形复杂，在径-轴向轧制过程中，常存在参数设置不合理导致环件在轧制过程中出现失稳、偏移、异形等问题。针对这类问题，以目标外径为Φ2952 mm的大尺寸环件为研究对象，设计了4阶段式轧制曲线，选取轧制过程中的环件初始温度、驱动辊转速、环件外径增大速度等关键参数，并利用Deform-3D软件模拟轧制成形过程，分析了不同参数对径向轧制力、等效应变与温度分布的影响。结果表明：在4阶段式轧制过程，环件初始温度为1100℃、驱动辊转速为20 r·min^-1、环件外径增大速度为5.6 mm·s^-1时，成品环件的轧制力合适，且等效应变与温度分布均匀。     

GH4738高温合金异形环件组织与性能研究

利用有限元方法对GH4738高温合金异形环件成形过程进行数值模拟,并在1060℃预轧+1060℃终轧和1080℃预轧+1080℃终轧两种方案下,对异形环件的显微组织和性能进行表征。结果表明,环件整体的等效应变分布沿轴向梯度变化,但等效应变分布均匀性较低,环件成形难度大。采用1080℃预轧+1080℃终轧的方法,更有利于获得均匀的显微组织,此温度下获得均匀显微组织所需的等效应变不大于0. 5。两种方案下的抗拉强度、塑性和蠕变性能基本一致,1080℃下的室温屈服强度略低,而高温屈服强度较高,持久性能是1060℃下的1. 8倍。因此,在1080℃预轧+1080℃终轧、轧制等效应变不小于0. 5的条件下,对该GH4738高温合金异形环件进行轧制,能够获得均匀的显微组织,并且有助于提高环件的持久性能。     

芯辊直径对AZ31镁合金热轧环件的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了芯辊直径对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制性能的影响。结果表明,随着芯辊直径的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力和径向轧制力矩逐渐增大,轴向轧制力矩逐渐减小。     

轧辊温度对AZ31镁合金热轧环件的影响

环件轧制是一种先进的近终成形技术,具有异步轧制、平辊轧制、多道次连续轧制、局部连续变形的特点。基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了轧辊温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着轧辊温度的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力、轧制力矩变化不明显。     

开轧温度对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit软件建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了开轧温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着驱动辊转速的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,温度分布越来越不均匀;同时轧制力、轧制力矩逐渐减小。     

驱动辊转速对环件轧制工艺影响规律研究

针对环件轧制成形规律,以数值仿真和数学解析相结合的方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,建立弹塑性动态显式有限元模型,研究驱动辊转速对环件成形工艺的影响。研究表明,在环件轧制过程中,随着驱动辊转速的增加,每转进给量减小,外径部分金属轴向流动增加,环件自由端面形状系数FT增加,最大宽展系数增加,环件自由端面质量下降;在驱动辊转速增加过程中,轧制力和轧制力矩减小,对轧环机的力学性能要求降低。同时平均等效应变PEEQa增加,环件塑性变形程度增大,有利于提高环件力学性能,但同时变形不均匀程度也加大,内部质量缺陷的可能性增加。     

GH4169合金低压涡轮机匣异形环锻件胀形工艺

为了解决低压涡轮机匣异形环锻件轧制成形精度低、余量大、材料利用率低、周期长等问题,采用数值模拟与工艺试验试制相结合的方法,研究了GH4169合金低压涡轮机匣异形环锻件胀形工艺。模拟研究阐明了胀形变形量对低压涡轮机匣轧制成形锻件的应力、应变、温度分布及均匀性的影响规律,综合考虑建议胀形变形量取1.5%较为合理;胀形过程的工艺试制研究表明,通过胀形工艺对轧制成形的GH4169合金低压涡轮机匣异形环锻件进行整形,可显著降低锻件的椭圆度、提高锻件的尺寸精度,减小锻件余量并提高余量均匀性,提高材料利用率,同时可有效提高锻件的力学性能及其均匀性。锻件余量均匀性的提高也可有效减小低压涡轮机匣零件的机加工变形。     

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。     

基于锻坯的大型内台阶环件双件轧制

利用Gleeble-3500D热模拟实验机对Q345E钢进行单道次热压缩实验,建立起环件用钢的流变应力模型,在有限元模拟软件SIMUFACT中建立起大型锻坯内台阶环件双件轧制三维数值仿真模型,对大型内台阶环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,并对其可靠性进行了实验验证,研究了环件热轧过程中环件不同部位的等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。结果表明:轧制过程中环件的应变分布规律为,驱动辊、芯辊与环件台阶高度的应变、环件的棱角区的应变要明显大于环件其他部位的应变,且越靠近这些部位的应变越大,反映出整个环件轧制过程中变形区由成形辊与环件接触面部位和棱角处向环件内部逐渐扩展;环件的高温区域越来越来窄,且向环件内部集中,环件内部的温度要远远高于驱动辊和芯辊与环件接触部位的温度;轧制力与轧制力矩的变化规律为先增大后保持在一定范围内波动,最后逐渐下降。     

Investigation of rolls size effects on hot ring rolling process by coupled thermo-mechanical 3D-FEA

Hot ring rolling is a significant branch of ring rolling characterized by high nonlinearity, 3D deformation, continuously progressive forming, unsteady-state, asymmetry, etc. with coupled thermo-mechanical behaviors which have significant effects on the deformation behavior, microstructure and mechanical properties of the ring. Changing the sizes of forming rolls including mandrel and driver rolls will considerably affect the roll gap deformation zone which is in close relation to the feed amount of both forming rolls and thus affects forming quality of the ring as well as power parameters. In this study, a reliable coupled thermo-mechanical and 3D rigid-plastic finite-element (FE) model for hot rolling of large rings is established. Then, based on the stable forming condition of the ring rolling process and comprehensive numerical simulations, the size effects of forming rolls on strain and temperature distributions and their uniformity, stress distribution, side spread and power parameters were investigated by 3D coupled thermo-mechanical FE simulation. The results show that there are optimum sizes of mandrel and driver rolls under which the strain and temperature distributions of ring and thus its microstructure are the most uniform where fishtail coefficient and power parameters have reasonable values. The achievements obtained can not only serve as a guide to the design of rolls sizes, optimization and quality control of the hot ring rolling process, but also clarify the plastic deformation and heat transferring of hot rolling of large rectangular-section rings.     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

无内胎钢制车轮辗环成形新工艺及其数值模拟

提出了一种无内胎钢制车轮成形新工艺,其工艺流程为:下料-加热-制坯-辗环-后处理.其中环件毛坯形状决定了辗环工序的变形程度及金属流动状态,从而对工艺成败具有决定性的影响.运用ABAQUS大型通用有限元软件,分析不同毛坯形状对辗环成形过程、辗压力、应力及应变分布情况的影响,通过对计算结果的对比分析,得到合理的成形工艺方案.     

环件轧制过程三维动态数值模拟

由于环件轧制受到静力学、运动学和动力学因素的影响,使得控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。本文基于通用动力显式有限元软Ansys/LS dyna建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,对某矩形截面环件进行了虚拟轧制,结果显示了环件扩展和缺陷生成的动态过程以及应力、应变和位移云图。仿真结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要的意义。     

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行模拟仿真,得到了采用成品前单圆弧椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,根据模拟结果比较,得出采用成品前双圆弧椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。     

异步热轧铝合金厚板的剪切变形和板形控制

异步轧制技术作为一种制备高性能超细晶材料的剧烈塑性变形方法主要应用于箔材和带材的生产。通过调整轧机上下辊的辊径实现异步轧制,采用该技术制备5182铝合金热轧厚板,并研究剪切变形和板形控制。结果表明：异步轧制对金属塑性流动具有重要影响,并在一定程度上细化微观组织,提高组织、性能的均匀性,异步轧制也可以降低轧制力。在异步轧制过程中经常出现轧板弯曲现象,同时探讨了影响轧板弯曲的因素。     

Dynamic explicit FE modeling of hot ring rolling process

1Introduction Ring rolling is an advanced process typically used to manufacture parts with revolved geometries.It makes use of rotating rolls to press a ring continuously and locally,causing the wall thickness of the ring to reduce,the diameter to expand …     

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺参数优化

针对双锥辊辗压螺旋锥齿轮成形过程中型腔下模受力过大以及齿形充填高度不够的问题,首先,运用DEFORM-3D有限元软件对从动螺旋锥齿轮齿坯双锥辊辗压过程进行了模拟分析,研究了摩擦系数、辗压温度、凹模型腔进给速度对凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高的影响;其次,采用正交试验设计方法,以凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高为优化指标,得到了最佳工艺参数,并进行了数值验证;最后,通过数值计算分析以及与文献中研究结果进行比较分析,证明了从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺的可行性。结果表明:当摩擦系数为0.2、辗压温度为900℃、凹模型腔进给速度为2 mm·s~(-1)时,模具型腔受力最小,齿形的充填饱满,高度达到最高。     

Improvement of thickness uniformity in nickel electroforming for the LIGA process

An effective method to improve thickness uniformity in nickel electroforming for the LIGA process to produce metallic microstructures is described. The deposited metal distribution is naturally a concave shape over the whole area of the plating base proved by experiments. The edge thickness of the plating area is usually twice or higher than the center of the plating area. A secondary cathode (guard ring) was applied to improve the electroform uniformity. The experimental result of a Joule–Thomson micro-cooler proved its feasibility. The thickness ratio of edge to center of a 500 μm sample decreased from 2.5 to 1.4. The thickness uniformity improvement is achieved without a loss in plating rate in the center of the features.