大型钛合金隔框等温闭式模锻成形工艺优化

大型钛合金隔框锻件外形复杂,且要求尺寸精度高、内部质量稳定,然而在锻造过程中极易出现充填不满、折迭、流线紊乱等缺陷.针对这些成形缺陷,基于DEFORM有限元软件,采用数值模拟方法研究钛合金等温闭式模锻成形过程坯料和加载方式优化对锻件成形质量的影响.研究表明:基于隔框材料流动特性优化得到的不等厚坯料,能较好地改善材料的充填性,使锻件满足尺寸精度要求.而局部加载方式可以有效地控制材料的流动,提高锻件的变形均匀性,消除由于材料流动不良造成的成形缺陷.     

超大型钢锭锻造过程数值模拟及内部缺陷演变规律研究

利用Deform-3D有限元软件对200t级钢锭锻造筒体锻件的成形过程进行有限元数值模拟,研究不同火次及整个锻造过程中锻件的应变分布情况,以及水口端不同位置缺陷的相对位置变化,通过对不同缺陷的位置标定及变形过程的追踪,得到锻件锻造过程中内部缺陷的演变规律。近年来随着我国国民经济的蓬勃发展,能源需求量越来越大,核反应堆设备向大型化、重型化、一体化方向发展已成为一种必然趋势。     

新型复合曲面型砧的锻造性能比较

以大型钢锭锻造过程为研究对象,通过理论建模和数值模拟,对大锻件变形的均匀性进行研究,将新型复合曲面型砧和传统V型砧的锻造结果进行比较,以求技出在用不同砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态.结果表明,复合曲面型砧在锻件组织性能优化上具有优势,其不但能使大型锻件心部得到很好的压实效果,有效地消除了钢锭内部出现的偏析、疏松及缩孔缺陷,而且大型锻件表面金属变形也能得到很好的控制,消除了锻造过程中的难变形区.     

TC18钛合金模锻件锻造成形工艺仿真

采用Deform-3D有限元软件对TC18钛合金模锻件锻造成形过程进行了数值模拟仿真,研究比较了锤锻和液压机模锻两种成形方式的不同.研究结果表明:TC18钛合金模锻件锤锻变形时过热倾向更加明显,锤锻锻件的最高温度比液压机模锻高70℃左右,必须严格控制锻造过程中的温升;锤锻的有效应力分布很不均匀,锤锻锻件的平均有效应力比液压机模锻大30MPa左右,并且存在严重的应力集中区域,而液压机模锻的有效应力变化较为平缓;相比液压机模锻,锤锻锻件的最大和最小有效应变的差值减小了26％,锤锻锻件的变形均匀性得到了改善.     

TC4钛合金等温锻造过程的数值模拟和实验研究

实验研究了TC4钛合金等温锻造的工艺过程,并采用DEFORM-3D有限元软件对其进行数值模拟.结果表明,采用等温锻造工艺成功地锻造出某钛合金复杂结构件,锻件轮廓清晰、表面光洁、尺寸精度高,金属流线分布合理,组织性能超过常规机加工件,其材料用量相对于常规机加工件提高到60%.通过软件模拟,了解锻件成形的应力、应变及金属流动等信息,为工艺的确定和设备的选取提供了理论依据.     

锻造工艺参数对TC4钛合金锻件残余应力的影响

针对非等温锻造时TC4钛合金锻件极易产生较大残余应力的问题,依据物理实验,建立并调控仿真模型,通过数值模拟的方法,对不同锻造工艺参数下的TC4钛合金锻件的残余应力进行分析。研究了变形温度、变形程度以及变形速度3个关键参量对TC4钛合金锻件残余应力的影响,揭示了残余应力的变化以及分布规律。结果表明:TC4钛合金锻件的径向残余应力关于中心轴线呈对称分布,但分布不均匀,从外表层至心部,残余应力由拉应力转化为压应力,在中心处应力较为集中;而TC4钛合金锻件的轴向残余应力从上表面到下表面分布较为均匀,且明显小于径向残余应力;关键参量中的变形温度和变形程度对TC4钛合金锻件残余应力的影响较为显著,而变形速度的影响较小,适当提高变形温度和变形速度、减小变形程度,可降低TC4钛合金锻件的残余应力。     

端盖闭式模锻数值模拟分析

以端盖锻件的热闭式模锻成形为例,采用数值模拟方法,对锻件的成形过程中的各项宏观变化规律,如损伤,载荷,温度场等进行了揭示,预测了锻件的宏观缺陷.同时,对其成形中的动态再结晶过程进行了模拟.从微观的角度揭示了锻造过程中工艺参数对微观变化的影响规律.     

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。     

大型TA32钛合金壁板弧形锻件工艺研究及试制

通过数值模拟对TA32钛合金壁板类弧形锻件的锻造成形过程进行不断地迭代优化,制定出5火次制坯和1火次模锻的工艺方案.锻件一次试制成功,产品外形尺寸合格、组织性能优良.     

变形工艺参数对钛合金框锻件等温成形变形均匀性的影响

基于Deform 3D平台,对钛合金大型框锻件等温成形过程进行了数值模拟,分析研究了变形工艺参数(变形温度、变形速度及摩擦)对变形均匀性的影响。引入变形均匀性参数对变形均匀性进行分析,结果表明:变形工艺参数对TC4钛合金大型框锻件等温成形过程具有显著影响,在锻件成形过程中应适当增加变形温度、降低加载速度和保持良好的润滑条件,以期提高坯料变形的均匀性。     

PM René 95合金涡轮盘等温锻造工艺的模拟式设计

利用热力耦合有限元程序FORMT,对PM　Rene95合金中等尺寸（外径尺寸约为630mm）涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式设计.结果表明,采用TZM钼基合金模具。在1050℃以接近10-3s-1的应变速率进行闭式模锻和开式模锻,模具材料均能满足使用要求,且开式模锻设备最大载荷不超过31×103kN;采用K21合金模具,在1000℃以相同条件等温成形。模具材料因变形热效应及边界摩擦引起温升而失效且所需设备吨位相对较大.     

基于晶体缺陷机理的6061铝合金镦粗成形工艺分析

基于晶体缺陷机理,并利用计算机有限元仿真软件进行6061铝合金冷、热镦粗成形模拟对比试验。在工具运动速度及材料平均变形速度均保持不变的条件下,将6061铝合金分别置于室温20℃与加热温度350℃状态下进行自由镦粗成形,热变形时锻件高径尺寸满足要求而冷变形时尺寸达不到规格。试验结果分析表明了晶体缺陷机理对铝合金塑性变形的多方面影响,并肯定了热镦粗工艺比冷镦粗工艺更适用于铝合金模锻前制坯的方法,因为热成形有利于减少金属内部的晶体缺陷运动阻碍。     

摆辗圆盘件中心变薄的预测及防止办法的有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元法对圆盘件的摆动辗压过程进行了数值模拟,针对具体算例进行了圆盘件摆辗中心变薄缺陷的预测,并且对所提出的缺陷防止办法进行了数值模拟,结果说明,采用有限元方法进行圆盘件摆动辗压工艺缺陷预报是可行的,所提出的工艺优化方案改善了工件的受力条件,避免了工件中心变薄的发生。     

Temperature changes and loads during hot-die forging of a gamma titanium–aluminide alloy

Non-isothermal forging is a non-steady state deformation process since temperatures of die, workpiece and environment are different from each other. The workpiece temperature decreases during the process by heat transfer to the dies and the environment. On the other hand, deformation heating can increase the workpiece temperature. The deformation loads depend not just on the initial temperature of the workpiece and the strain rate, but also on the duration of the deformation. This paper presents the results of a study that involved both physical experiments and finite element simulation of the non-isothermal deformation of a gamma titanium–aluminide.     

Flow lines control of disk structure with complex shape in isothermal precision forging

Isothermal precision forging is applied to manufacturing 7075 aluminum alloy disk workpiece with complex shape. By combining experiment with FEM (finite element method), the mechanism as well as the evolution with respect to the defects of the flow lines is studied in the isothermal precision forging of the workpiece. The results show that the flow lines of disk forging with complex shape are influenced mainly by the flow lines of the die forging billet. The radial flow lines distribute along the forging shape more easily than that the axial flow lines do. The fibre breaking is mainly caused by too much redundant metal flowing fast along the radial direction in the late stage of die pressing. In the end, some reasonable measures are put forward to optimize the flow lines.     

轴类件拔长V型砧和四砧径向锻造锻透性研究

轴类大锻件拔长可以采用V型砧、四砧径向锻造等。为了解这些拔长方式对锻件芯部变形的影响,应用有限元软件Super Form模拟了拔长锻造过程,对比分析了V型砧和四砧径向锻造两种工艺方法的锻透性。研究表明:V型砧拔长,锻后锻件内部等效应变分布不均匀,各处变形差异较大,经3道次拔长后,锻件芯部锻透性较好,给定条件下的累积等效应变约为1.6;四砧径向锻造,锻后锻件内部等效应变分布比较均匀,但锻件芯部锻透性较差,给定条件下芯部等效应变小于0.2,且端部一定长度范围内,芯部等效应变更小,经4道次拔长后,芯部累积等效应变为0.8左右。     

7050铝合金等温模锻坯料设计

设计合适的锻压坯料是保证锻压后锻件具有良好综合性能的基础,通过改进锻压坯料的尺寸来改善锻件各部位的变形程度以获得具有良好组织及性能的锻件。运用有限元模拟软件Deform-3D模拟联接轴等温模锻过程,对不同尺寸的坯料模拟等温锻造过程,随着坯料在Z向厚度尺寸的增加,模锻后锻件的等效应变随之逐渐增加。选择成形效果较佳且模锻后锻件变形程度逐渐增加的锻压坯料进行实验。对热处理后的等温模锻件进行室温拉伸、硬度、电导率、疲劳以及金相实验检测。结果显示:对于横截面沿长轴突变的联接轴锻件,锻件各部位间性能差异较大;等温模锻后,变形程度大的锻件能够获得更好的微观组织和力学性能。     

一种预测金属锻造过程失稳变形的模拟方法

提出一种利用失稳变形区热力参数窗口条件和有限元模拟相结合来预测锻造失稳变形的方法,并以Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si 合金为例,将该钛合金的失稳变形区热力参数窗口条件集成到商业化的有限元模拟软件平台中。利用二次开发后的有限元模拟软件平台模拟了该钛合金在热压缩过程中失稳变形区的分布及其变化。模拟预测结果与实验结果吻合较好,说明所提出的失稳变形模拟与预测方法是可行和有效的。     

GH4169合金涡轮盘热模锻中晶粒尺寸演变的数值模拟与分析

针对GH4169合金涡轮盘热模锻中易出现粗晶、混晶等显微组织缺陷,通过热模拟压缩实验和热变形后热处理实验,研究分析了GH4169合金在热变形和后续热处理中的显微组织演变规律,并建立了晶粒尺寸演变模型。实验结果表明:GH4169合金在热变形中的主要显微组织演变机制为动态再结晶,热变形后热处理中的主要显微组织演变机制为晶粒长大和孪晶生成。将晶粒尺寸演变模型与有限元结合,对某GH4169合金涡轮盘热模锻中的晶粒尺寸演变进行了预测分析,预测结果与实际结果一致。     

有限元模拟在后轴支架锻造设计中的应用

针对汽车后轴支架,进行锻造过程三维有限元模拟和工艺、模具设计。采用刚粘塑性有限元模拟技术,得到锻件内部应力场、应变场等参数,分析了这些参数对锻件塑性变形的影响。在此基础上,对此类锻件传统的锻造工艺进行了改进,将预锻工序由开式模锻改进为封闭飞边闭式模锻。同时,模具设计重点从预成形设计考虑,给出了合理的制坯模具设计。在40MN热模锻压力机上进行了试验,试验表明,模拟结果和实际成形过程吻合良好。