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。     

GH5188斜Ⅰ型薄壁锻件自适应环轧仿真分析

以GH5188斜Ⅰ型锻件为研究对象,基于ABAQUS-Explicit显示动力学分析平台,建立了径-轴向轧扩有限元分析模型,通过Fortran语言进行程序二次开发,建立了辊系自适应运动模型,对GH5188斜Ⅰ型锻件进行热力耦合模拟,基于等体积原则,设计了锻件中间坯,分析了中间坯环轧过程的应力场、应变场,并进行环件轧制过程模拟可靠性验证。结果表明,建立的有限元模型稳定可靠,设计的中间坯合理可行,生产的锻件尺寸满足图纸要求,锻件各项性能指标满足标准要求,为相似锻件的生产提供了参考。     

内台阶锥形环件辗扩锻件设计方法研究

内台阶锥形环件是工业中的一种典型金属结构,相对于其它内锥形、外锥形和梯形环件而言,具有中部连续渐变、两端突变的特点。文章针对内台阶锥形环件的这一特点,首次提出了横截面变化率的定义,并将此定义用于内台阶锥形环件锻件设计,得出改进此类锻件轮廓的一般规律。对于给出的锻件及其改进方案,用弹塑性动力显式有限元方法进行辗扩塑性变形过程的模拟,证实了横截面变化率作为锻件改进的依据是可行的,所提出的锻件设计方法对于类似内台阶锥形环件辗扩工艺设计具有指导意义。     

单道次渐进成形锥形件壁厚均匀临界成形角的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建单道次渐进成形锥形件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究单道次渐进成形锥形件的壁厚均匀临界成形角。通过研究不同成形角的锥形件,获得所用板料的壁厚均匀临界角,并分析了坯料厚度和轴向进给量对壁厚均匀临界角的影响。数值模拟结果和实验结果均表明,随着坯料厚度增大,壁厚均匀临界成形角逐渐增大,轴向进给量对壁厚均匀临界成形角影响基本无影响。     

渐进成形锥形件壁厚稳定区域影响因素的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建单道次渐进成形锥形件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究单道次渐进成形锥形件减薄带出现后的壁厚稳定区域最大直径的影响因素.研究结果表明:壁厚稳定区域的最大直径随着成形角、锥形件口部直径的增大近似线性增大;轴向进给量和坯料厚度对壁厚稳定区域的最大直径影响较小,可以利用增加工艺余料的方法来获得壁厚均匀的锥形件.     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

锥形细长阶梯轴的三辊楔横轧楔形设计及模拟分析

为了解决锥形细长阶梯轴车削加工困难的问题,针对可拆卸穿墙螺栓锥形细长阶梯轴类零件的三辊楔横轧成形工艺进行分析研究。通过轴向轧制力理论计算和有限元模拟分析,得到了三辊楔横轧轧机在轧制非对称轴时的各楔起楔位置,并给出了适合的展宽角β、楔数和坯料尺寸。分析了轧件在三辊楔横轧轧制工况下的非对称轴轧制成形过程中各阶段的应力场和应变场分布状况,以及轧件内部的材料流动速度场和位移场。得到了轧件各特征点的应力应变在整个轧制过程中随时间的连续变化规律。     

钢轨轧制过程典型导卫系统的有限元模拟

利用有限元模拟方法,对钢轨轧制生产过程中典型导卫系统进行模拟研究,借助大型有限元模拟软件MSC.Marc,分别讨论了入口导板和出口卫板对轧制过程以及轧件变形过程的影响。模拟结果表明,入口导板对轧件顺利咬入孔型以及轧件在该道次的变形过程产生显著影响,出口卫板对轧制过程的顺利进行产生显著影响。通过对模拟结果的分析认为,有限元模拟方法有助于实际生产过程中导卫系统的设计与优化;有限元模拟技术的应用,可提高导卫系统的可靠性,并对轧制过程提供有效而便捷的途径。     

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。     

使用TRB管无补料的液压胀形成形阶梯管的研究

建立了TRB(轧制差厚板)管无轴向补料阶梯管液压胀形的有限元模型,研究了TRB管的过渡区和胀形区长度及阶梯管的设计壁厚对终成形件壁厚分布的影响,并对某轴向非对称阶梯管的成形进行了模拟。结果表明:成形件最小壁厚与设计壁厚的最大差值为0.109 mm,为设计壁厚的5.45%,而最大壁厚与设计壁厚的最大差值为0.117 mm,为设计壁厚的5.85%;非轴向对称阶梯管成形中最小壁厚、最大壁厚与设计壁厚的差分别为设计壁厚的4%与4.88%,因此,壁厚分布是均匀的。随设计壁厚增大,壁厚差和最小壁厚与设计壁厚的差增大;过渡区长度增大,壁厚差增大,在过渡区长度小于30 mm时,最小壁厚与设计壁厚的差快速减小,之后变化不明显;胀形区的长度对两个壁厚差的影响规律相似,随账形区长度增大,均为先减后增且壁厚差值变化量不大。     

锥台复合截面环件精密轧制毛坯的优化设计方法

针对广泛用于油气管道阀门、航空发动机机匣及结合环中的锥台复合截面环件较难同时获得所需的直径尺寸和台阶形状的问题,提出"等壁厚型"和"变壁厚型"两种环坯设计方法。借助ABAQUS模拟平台,建立两种轧制环坯设计下的锥台复合截面环件轧制过程的有限元仿真模型,分析两种环坯轧制过程中的台阶充型规律及最终的成形环件尺寸误差。结果表明,"变壁厚型"环坯比"等壁厚型"环坯轧制成形后尺寸精度高。为获得最优的尺寸精度,在"变壁厚型"环坯设计基础上,添加尺寸修正系数η。通过对比不同修正系数η下的环坯轧制成形尺寸精度,得出尺寸修正系数η在1η1.1范围内的"变壁厚型"环坯为最优环件轧制毛坯。基于模拟结果,在WD51Y-250多功能轧环机上进行锥台复合截面环件轧制实验,验证有限元模拟的可靠性和环坯设计方案的可行性。     

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     

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。     

End formation of a round tube into a square section having small corner radii

Expansion and reduction are the two common end forming processes for tubes. In the tube end expansion process using a square punch, it is difficult to obtain a small corner radii due to the stretching of the tube around the punch corners. The wall thickness around the corners is small when compared to the side wall. Hence, a tube having a poor square look is formed. In this study, a 2-stage end expansion of a round tube end into a square section having an improved square look i.e. small corner radii and increase in wall thickness around corners is developed. In the 1st stage, the tube end is flared into a cone shape using a 30° conical die by axial compression. In the 2nd stage, the conical end of the tube is drawn through a taper square die using a conical bottom square punch, and a near square section is formed. A 15% ironing ratio is applied during the drawing process to flatten the side wall of the square. Experimental and FEM simulation were performed to evaluate and to verify the forming process. Although the height of the square section increases when the punch stroke at the 1st stage is increased. However, this increase is limited by the buckling of the pipe at the circular section of the thick blank tube. Since the conical end is drawn into a square section having different radial lengths, the bottom of the square section is uneven. The uneven bottom end is trimmed off in the later process. A square section having a maximum height of 32 mm after trimming is successfully obtained from the experiment for the punch stroke, S = 44 mm using an API 5 L tube.     

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。     

三辊楔横轧空心件热变形时微观组织的研究

利用非线性有限元建立了金属成形过程中热、力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型,采用该模型对三辊楔横轧空心件成形工艺进行仿真计算,得出不同阶段轧件的晶粒尺寸变化规律.在此基础上,应用正交实验法探讨了空心坯料轧制时壁厚、断面收缩率、轧制温度对晶粒尺寸的影响.结果表明:轧制温度对晶粒尺寸影响显著,其次依次为肇厚、断面收缩率.     

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。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压成形机理研究

针对镍基高温合金因加工硬化严重成形时极易产生破裂和起皱等典型缺陷的问题,以锥筒形壳体类零件为对象,提出了一种由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法,并对其成形机理进行了研究。基于Abaqus/Explicit平台,建立了锥筒形件拉深旋压有限元模型,分析了成形过程中的瞬态等效应力、等效塑性应变、切向应力、壁厚及三向应变分布规律。结果表明:在旋压成形过程中,最大瞬态等效应力位于旋轮接触区及附近区域、最大瞬态等效塑性应变位于坯料口部;瞬态切向压应力最大值位于旋轮接触区,而瞬态切向拉应力最大值位于旋轮接触区附近的两侧区域。筒形段中部壁厚减薄,而坯料口部壁厚增厚。旋压成形试验表明,锥形预制坯经拉深旋压后可获得壁厚均匀的锥筒形件。     

高压开关用铝合金法兰径向辗制产业化研究

铝合金法兰辗制工艺是通过连续局部塑性变形的积累使法兰整体壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形,最终使环件毛坯成为一定形状尺寸的法兰零件。法兰件辗制过程中,局部变形区存在厚度减小、周向伸长、轴向宽展的塑性变形,这种塑性变形的发生、发展和积累规律决定了法兰辗制变形和成形是渐变的,极大地减少了法兰开裂的倾向。本文通过对铝合金法兰辗制工艺的关键技术进行研究,成功实现批量生产。     

铝合金连杆的楔横轧制坯优化研究

针对某汽车用铝合金连杆,在传统模锻制坯工艺的基础上,提出了楔横轧制坯的毛坯计算方法:首先确定计算截面位于毛坯的杆部还是头部,然后根据杆部、头部的位置不同给出该截面的计算直径和确定其长度的方法;进而分析了楔横轧制坯时坯料形状的优化评价指标;并对具体的铝合金连杆进行了有限元模拟.结果表明:采用楔横轧制坯,不仅加工工艺简单,...