钛合金空心风扇叶片成形三维有限元分析

随着高旁路涡扇发动机在军用、民用飞机上的应用,采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术制造大尺寸钛合金宽弦风扇叶片已经成为涡扇发动机的一项关键制造技术.钛合金空心风扇叶片的成形过程包括3个阶段:扭转成形、热成形、超塑成形.在本研究中,为了分析空心风扇叶片的成形过程,建立了一个三维有限元模型,钛合金的变形行为符合Backofen方程.通过三维有限元模型,分析扭转速率、热成形模具下落速度、超塑成形目标应变速率、板材与模具之间的摩擦系数、芯板和面板的厚度比等参数对成形力的影响规律.研究表明,随着扭转速度、热成形模具的下落速度、目标应变速率、板材厚度比的提高,成形力将提高,而摩擦系数对成形力的影响很小.     

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm~2电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。     

热绕弯成形Ti80钛合金汽车排气管弯头工艺和起皱研究

为了探讨Ti80钛合金弯头管件的塑性成形工艺参数,采用弯管机进行了弯管成形工艺试验。首先设计了Ti80钛合金薄壁管绕弯成形的模具系统和实验参数,其次研究纵向绕弯速度、成形温度对管面褶皱的影响。结果表明,在有芯模的情况下不合理的工艺参数仍然会使管件产生起皱现象。合理的热绕弯成形工艺参数为:绕弯速度1rad/s,绕弯温度为900℃。使用该工艺参数热绕弯的管件无起皱等缺陷。     

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.     

镁合金正挤压-扭转变形的有限元分析

对镁合金正挤压-扭转成形进行了工艺参数的有限元模拟,分析了扭转剪切变形对AZ31镁合金在成形过程中等效应变和挤压力的影响。结果表明:随着挤压温度的降低,挤压速度和摩擦系数的升高,坯料所获得的等效应变显著升高。正挤压-扭转变形可以显著提高坯料变形过程的等效应变,并改善变形的均匀性。经正挤压-扭转变形后,AZ31镁合金的塑性应变高达4.5。工艺参数的有限元分析能为AZ31镁合金正挤压-扭转变形的实际生产提供重要参考。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

Ti-55钛合金三层空心结构件的超塑成形/扩散连接工艺研究

研究了Ti-55钛合金的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺。采用了先DB后SPF的工艺流程,确定了合理的工艺参数,成形出了Ti-55钛合金三层空心结构件。对三层空心结构件的整体成形质量和壁厚分布进行了分析,整体成形质量较好,厚度分布均匀。研究结果对于使用SPF/DB工艺制造Ti-55钛合金的多层空心结构具有借鉴意义。     

基于热-力-相变耦合的轻量化B柱热冲压成形全过程仿真

为深入研究超高强度钢板热冲压成形工艺,采用热-力\相变耦合分析方法,建立B柱热冲压模型,进行成形工艺全过程仿真.分析加热、送料、冲压成形、淬火冷却等工艺环节中板坯的热力学及相变行为,给出了板料温度、厚度、组织等变化的分布规律,为热冲压模具设计及工艺参数优化提供理论依据.提出通过合理控制冷却速率,获得多相组织混合产物,满足强度和塑性相结合的需求,改善热成形零件的综合力学性能.模拟结果与实验较吻合,表明所建立的热-力-相变耦合模型是可靠的.     

某型飞机钛合金钣金件热冲压成形工艺参数优化

采用有限元法对某型飞机钛合金钣金件热冲压成形过程进行数值模拟,研究了成形温度、变形速度以及摩擦系数对成形零件壁厚分布的影响。通过正交试验方法建立了有限元模拟的正交试验组,采用极差分析法确定各因素的影响程度的主次关系,并得到最优的工艺参数水平组合。结果表明:成形温度对壁厚分布影响最大,最优工艺参数为成形温度为675℃、变形速度为1 mm·min~(-1)、摩擦系数为0.3。根据优化结果,对钛合金进行热冲压成形试验,实际成形效果与模拟结果较为吻合。     

AZ80镁合金变形特性及管材挤压数值模拟研究

利用Gleeble热模拟机研究了AZ80合金的高温变形特性。结果表明,流变应力取决于变形温度和变形速率。当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低;当温度一定时,流变应力随着应变速率的升高而增大。根据AZ80镁合金真应力-真应变曲线,建立了其流变应力模型。采用刚塑性有限元法对AZ80镁合金管材挤压过程进行热力耦合数值模拟,并分析了高温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,着重探讨了变形温度和挤压速度等挤压工艺参数对挤压力、应变场以及应力场的分布及变化情况的影响。模拟的结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

多台阶空心件的精密成形及有限元模拟

挤压后的零件不易脱模是多台阶空心零件在挤压成形工艺中的难点.本文介绍了采用分合模机构的挤压工艺,即合模时挤压工件,分模时再顶出.在分析多台阶空心件挤压工艺基础上,运用有限元软件DEFORM对圆台和圆柱两种合适形状毛坯的挤压全过程进行了模拟,分40,55,278,500这4个特征时间步进行分析,得出了金属的流动规律并找到圆柱形是最优的毛坯形状,另外还得到了各个挤压工步的载荷一行程曲线以及侧向胀模力曲线,以便对模具及各种成形参数进行优化.最后按照模拟的工艺参数进行了实验,得出了符合要求的工件.     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

大模数直齿轮温冷锻精整量的优化选择

文章针对大模数直齿圆柱齿轮中空分流冷精整工艺中,冷精整量这一关键工艺参数,采用广义胡克定律计算公式得出精整量的最小值,并建立了直齿圆柱齿轮基于中空分流的正向冷挤压精整工艺的三维弹塑性有限元模型,利用DEFORM-3D软件进行模拟分析,得到了齿面冷精整量与齿轮锻件的相对壁厚同齿面回弹量之间的变化规律;采用实验方法验证了模拟结果的正确性。研究结果对于大模数直齿圆柱齿轮冷精整量的优化选择,具有重要的指导意义与参考价值。     

新能源汽车电池架空心铝型材挤压模设计

针对新能源汽车电池架空心铝型材,设计分流挤压模,结合有限元模拟技术获得铝型材挤压过程中铝合金的流动速度分布情况。分析模拟得到的数据,针对铝合金挤出速度的不均匀性,对模具的芯模结构提出改进方案,改进后的模拟结果显示型材出口处金属流速均匀,试模试验与有限元模拟结果相符,为相关型材的模具结构设计和改进提供了指导。     

铜包钢接触线坯连续包覆工艺优化设计

采用刚-粘塑性有限元法,建立了铜包钢连续包覆的三维热力耦合有限元模型,对变形过程进行了数值模拟。通过模拟,分析了芯线位置、挤压轮转速、导向模与凹模间隙等工艺参数对连续包覆过程的温度场、金属流动情况、挤压轮扭矩等的影响规律,得到了合理的工艺参数和优化的模具结构。     

输出轴楔横轧成形空心缺陷的研究

针对输出轴轧件出现的空心缺陷现象,采用有限元与实际轧制相结合的方式,对楔横轧轧件成形过程中应力应变场进行了分析,发现轧制过程中轴向金属运动阻力太大,是引起工件出现空心缺陷的原因。通过将二次轧制模的基圆高度整体降低,减小了金属轴向流动的阻力,从而避免了轧件空心缺陷的产生。     

汽车中空异形板件液压成形的实验与仿真分析

为研究基于液压成形的汽车钣金件成形规律,以汽车中空异形板件为研究对象,自行设计并搭建板材液压成形实验测试系统,以此开展板件液压成形的实验研究,借助DYNAFORM有限元软件对板材液压成形进行有限元仿真分析,通过与实验测试结果的对比,验证了建立的有限元模型与数值模拟的正确性。以此为基础,探究压边力、压边力加载路径、液室压力、压边间隙和板材与凹模之间的摩擦系数等关键工艺参数对板材液压成形厚度的影响规律,提出汽车中空异形板件液压成形工艺,为板材液压成形技术在汽车钣金件成形中的应用提供参考。     

管材三维无芯弯曲过程有限元模拟

建立了管材三维弯曲成形有限元模型,对管材弯曲成形过程进行模拟,分析了管材弯曲过程中应力、应变分布情况,探讨了弯曲角速度对管材成形过程的影响。结果表明,管材弯曲过程中,弯角外侧管壁壁厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增大。弯曲角速度越大,管材内外侧壁厚变化越大,越容易发生拉裂、起皱等畸变。     

空心零件温挤数值模拟及工艺优化

本文基于粘塑性材料模型有限元数值模拟技术 ,对复杂多台阶空心零件温挤成形进行数值模拟 ,通过控制工艺参数和改变工艺条件发现 ,当凹模入口处圆角半径为 1mm ,且采用单面润滑即将凹模与坯料间的摩擦系数设为零时 ,可获得符合零件形状的正、反挤流动。根据优化结果进行实验 ,得到成形质量好的制件 ,这表明数值模拟技术是确定成形工艺参数的有效手段。