中心压实法锻造工艺的高温云纹法模拟研究

本文运用高温密栅云纹法试验模拟技术,结合常温密栅云纹法模拟技术和临界压合技术,系统地研究了中心压实法(JTS)锻造时锻件内部应力、应变分布及变化规律和锻合锻件内部孔洞性缺陷的作用、机理,给出了工艺参数的影响和合理选择范围.用铸态轧辊材料为试件,研究了该工艺对锻件内部组织和机械性能的影响.     

12%Cr超超临界转子JTS拔长预冷工艺优化设计

采用热模拟实验测得12%Cr流变应力曲线并得到其流变应力方程。采用有限元分析方法研究了JTS拔长法预冷工艺,分析了不同冷却条件下锻件内部的温度场变化情况,锻件表面的温度梯度随喷水冷却时间的增加而增加,随在空气中停留时间的增加而减小。结合12%Cr热塑性曲线确定了最优冷却方案。并对JTS拔长法及FM拔长法进行了对比研究。通过比较锻件内部的等效应变,获得了JTS拔长法锻件内部的等效应变分布特点,相对于FM拔长法,JTS拔长法可以在锻件内部较大范围内获得更大的等效应变。     

一维温差中心压实法锻造过程的有限元分析

在大锻件的锻造过程中，为了锻合缺陷，提高锻件内部质量，采用中心压实法可以起到较好的效果，但是由于传统中心压实法锻造的操作复杂，工况较差，而且锻件表面容易产生压伤和折叠等问题，所以提出一种新的中心压实法——一维温差中心压实法，即只对锻件上下表面强制冷却，建立一维的不均匀温度场，采用平砧进行锻造．从而避免上述问题。介绍的工作即采用有限元的方法模拟一维温差中心压实法和传统中心压实法锻造过程，分析这两种情况下锻件的温度场和应力应变场，比较它们对锻件质量的影响。分析结果表明：针对大锻件，一维温差中心压实法的锻造效果要优于传统中心压实法。     

基于三辊楔横轧成形的合理不均匀温度场应用研究

借鉴锻压领域的中心压实法,研究采用不均匀温度场方法改善楔横轧件芯部质量.为获取最佳改善楔横轧件心部质量的合理不均匀温度场,本文利用有限元技术,研究了相关热力学参数对不均匀温度场的影响规律,并结合冷却实验,得到合理不均匀温度场温度梯度曲线.通过力学分析和楔横轧实验验证,研究了获取合理不均匀温度场实际工作方法.     

钢板焊接温度场与应力应变场有限元数值模拟

文中基于有限元软件ABAQUS,以过渡划分网格方法建立了钢板对接焊有限元模型,采用间接法对厚8 mm钢板焊接过程进行了三维动态数值模拟,计算得到了焊接过程温度场与应力应变场。结果表明:钢板焊接温度场分布与熔池中心距离呈正相关,熔池中心温度最高,距离熔池中心越近温度梯度越大;焊缝处残余应力及变形均呈中间大、两头小的分布形式,最大焊接残余应力超过了材料的屈服强度。     

镦粗过程中锻件内孔洞缺陷邻域应变分布的模拟研究

本文通过塑泥试样的物理模拟与刚塑性有限元的数值模拟相结合的方法，研究了镦粗过程中的锻件内部孔洞缺陷的变形过程，并着重研究了内部孔洞尺寸与摩擦条件对孔洞闭合的影响，绘制出应变分量、应力分量、等效应力和等效应变的等值线图。通过对孔洞邻域的应变分布的分析，指出孔洞周围存在一个应力、应变集中区域。孔洞尺寸越小，应变集中程度越大。增大摩擦，有利于中心部位孔洞的闭合。     

百万千瓦级核电转子中心压实过程的有限元模拟

实测了核电转子用25Cr2Ni4MoV钢的高温应力一应变曲线和热物性数据,基于ABAQUS软件建立了百万千瓦级核电转子中心压实过程的三维热力耦合有限元模型,模拟分析了4种条件下锻件轴线区域等效应变与静水应力的演化规律.结果表明:在锻件的应变水平上,镦粗方案的轴线中部区域的等效应变是不镦粗方案的1.5倍,而轴线两端区域的等效应变则相差不大；在锻件的静水应力方面,镦粗方案的静水压应力为不镦粗方案的1.6～2.0倍.对550t钢锭的压实效果评估表明:不镦粗方案虽然满足缺陷愈合的应变条件,却难以满足静水应力条件；而镦粗方案能同时满足应变与静水应力条件.最后,根据优选的方案进行了现场实施,获得了质量满足要求的锻件.     

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。     

平板对接焊残余应力的三维有限元模拟与实验研究

针对平板对接焊焊接时的热应力特征,通过对焊接过程中加热与冷却温度场的正确描述,并采用合理的热源模式,应用有限元软件ANSYS对其温度场和应力场进行了耦合模拟分析.分析中考虑了钢材热物理参数和力学参数随温度变化的非线性,得到了焊后残余应力的大小与分布规律.设计了等厚和不等厚两组焊接试件,采用盲孔法对其残余应力进行了实测,实测结果与数值模拟结果吻合良好,证明了有限元数值模拟方法的正确.     

基于有限元法的铜母线连续挤压扩展成形过程的数值模拟

基于刚粘塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM3D,对铜母线连续挤压扩展成形过程进行模拟,分析模腔内部金属的流动规律以及温度场、速度场、应力应变场的分布情况.模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中在挡料块附近和挤压模腔中心区域,上述区域的温度高、应力应变大.模拟结果对实际生产具有很好的指导作用.     

Optimization of pack parameters for hot deformation of TiAl alloys

In order to improve the deformability, TiAl alloys are usually placed in a pack during hot forging. The optimization of pack parameters for hot forging of TiAl alloys was studied by using a Deform^3D software and experiments. The effective stress, strain and temperature distribution of billets were simulated. Results show that, with the increment of the thickness of the pack, although the deformation uniformity is improved, the maximum effective strain and stress are reduced. When the thickness of the pack increases to a critical value, its effect on the temperature distribution is not obvious; by using thermal insulation at billet ends, homogeneous distributions of the temperature and the effective strain can be obtained. The simulation results are in good agreement with the experiments.     

螺旋伞齿轮从动轮毛坯锻造成形数值模拟

“热锻造+机加工”是螺旋伞齿轮制造的一种有效方式,热锻件质量的好坏决定了最终产品的性能.通过运用有限元分析软件Deform-3D对螺旋伞齿轮从动轮毛坯的热锻造过程进行数值模拟,研究了锻造过程中金属流动规律.结果显示,金属在阶梯处流动困难,导致锻件阶梯处的应力应变大,温度高.通过对模具参数进行改进,可以改善金属的流动情况...     

Effects of forging parameters on uniformity in deformation and microstructure of AZ31B straight spur gear

The effects of forging parameters on the deformation and microstructure distributions of as-forged straight spur gears were investigated by finite element (FE) simulation and statistical analysis method. Spur gear forging using the movable cavity die design was investigated by integrating the FE method with the microstructure evolution models for AZ31B magnesium alloys. The required inputs such as flow stress curves and microstructure evolution models, were obtained through the Gleeble thermal mechanical testing and quantitative metallography analysis method. Numerical simulation and experimental examination confirm that both the deformation and microstructure are non-uniformly distributed in the as-forged gears. Decreasing deformation temperature or increasing strain rate is beneficial to obtaining fine-grained microstructure but is harmful to the uniformity in deformation or microstructure. The level of the non-uniformity results from the complex shape of gear and the friction between the billet and dies, which is closely associated with the characteristics of flow stress curve.     

重载汽车前轴成形数值模拟分析

采用DEFORM-3D对重载汽车前轴精密辊锻-模锻成形过程进行三维有限元热力耦合模拟,逐步分析整个成形过程中的金属流动情况、温度场分布、应变场变化等,为模具设计及设备选取提供理论依据。     

热锻模模膛近表面层温度梯度的仿真分析及影响因素研究

模膛近表面层的热应力是造成热锻模损伤失效的主要原因.热应力产生的根本原因是热锻模近表面层存在着温度梯度,因此研究影响热锻模近表面层温度梯度的因素,找到减小温度梯度的方法就显得尤为重要.通过对轿车轮毂热锻成型过程的数值模拟分析,得到了锻模型腔近表面层的温度梯度的表达式,并比较了在不同导热系数,比热容和下压速度下温度梯度的变化情况,所得到的相关规律,解释了热锻模模膛近表层材料的导热系数、比热容和打击速度对热锻模的损伤与失效的作用机理.     

高速列车制动盘盘毂锻造工艺数值模拟

基于实测的40CrA钢高温应力-应变曲线和热物性参数,建立了高速列车制动盘盘毂毛坯在模锻过程的有限元模型。运用DEFORM-3D软件,对该盘毂的多步骤锻造过程进行热力耦合模拟,得到了应力、应变和温度随时间的变化规律;研究盘毂成形过程的金属流动机制,模拟了产生折叠缺陷的位置;预测了盘毂完全成形所需的锻锤打击次数;对终锻模具的最大主应力进行分析,预测了模具在实际生产中可能产生的塌陷、开裂缺陷及其位置。根据模拟结果进行了生产试制,验证了工艺的可行性和模拟的准确性。     

车用扭杆端头镦粗工艺参数对其表面损伤的影响

针对车用扭杆端头在镦粗加工时,其始锻温度、锻造方式以及锻机进给速度等工艺参数对端头的表面质量影响较大的问题,采用有限元法,建立车用扭杆及端头的有限元模型,利用Deform-3D软件对扭杆及其端头进行网格划分以及边界条件设置,对其镦粗过程进行仿真,考虑了热交换模型,对不同的始锻温度和进给速度下,扭杆端头所产生的轴向应力、轴向应变以及表面损伤进行探究,得出了适用于车用扭杆端头镦粗工艺的相关规律。结果表明:始锻温度在1150~1200℃之间、锻机进给速度为1 mm·s-1时,车用扭杆端头的表面损伤最小,工件性能较好。     

基于有限元法的三通管接头多向模锻成形仿真与优化

针对三通管接头在模锻成形中易出现破裂、材料折叠、冲头载荷大等问题,研究了冲头速度、坯料初始温度、摩擦系数对锻件模锻质量的影响。通过Deform软件,研究了水平冲头和垂直冲头等速进给、水平冲头和垂直冲头差速进给、水平冲头进给而垂直冲头不运动3种工艺条件下锻件的成形规律,并基于上述最佳工艺,研究了坯料初始温度对模锻过程中温度分布的影响,以及摩擦系数对锻件等效应变的影响,以获得最优的工艺参数。结果表明:在水平冲头和垂直冲头差速进给的情况下锻件质量较好,最优工艺参数能够显著降低冲头载荷,通过与试验结果对比,验证了有限元仿真结果的正确性,为类似管件模锻工艺的研究提供了理论参考。