船用曲轴S34MnV钢的物理基参数本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机对大型船用曲轴S34MnV钢在变形温度950～1150℃,应变速率0.005～5 s-1,压缩变形量为60%的条件下进行热压缩试验,获得了S34MnV钢的真应力-应变曲线。基于位错-应力关系和动态再结晶动力学,建立了两阶段的物理基参数本构模型来预测船用曲轴S34MnV钢的热变形流动应力,预测结果与试验结果对比表明,相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.986和6.374%,反映了建立的本构模型具有较高的预测精度;通过在Prasad和Murty两种失稳判据下建立的热加工图对比以及微观组织观察,建议S34MnV钢最佳热加工窗口为:应变速率0.03～0.562 s-1,变形温度为995～1150℃,在此工艺参数下S34MnV钢具有良好的热加工性能。     

大型船用曲轴曲拐的弯锻过程模拟与实验研究

通过测试大型船用曲轴曲拐S34MnV钢在高温不同应变速率下的应力-应变曲线,建立了该钢的本构关系模型．运用ABAQUS软件对该曲拐的弯锻过程进行了热力耦合模拟,得到了曲拐锻造过程的应力、应变和温度随时间的变化情况,分析了曲拐的金属流动机制,研究了曲拐典型位置的静水压力和表面拉／压应力的变化,模拟计并了锻造过程产生的“细腰”、裂纹、“喇叭口”等缺陷的位霞,并预测了曲拐的最终形状和尺寸．模拟结果与实验结果很好吻合．在此基础上提出了改进性意见,为锻造工艺参数的优化提供了依据．     

大型船用曲轴TR法镦锻成形缺陷分析与工艺优化

大型曲轴是大型内燃机的关键零件。针对我国大型船用曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题,采用DEFORM-3D软件对其TR镦锻过程进行了数值模拟仿真。通过模拟分析曲轴成形的塑性流动规律,找出了大型船用曲轴曲拐成形过程中的典型缺陷连杆颈和曲柄臂外侧折叠的成因。研究发现,弯曲下模和预锻模设计不合理是造成曲轴锻件折叠缺陷的主要原因;并在此基础上优化了锻件成形的工艺方案,从而为大型曲轴镦锻模具设计提供了科学依据。生产试验表明,采用新的模具结构设计方案,可以有效避免大型曲轴镦锻时的折叠缺陷,所成形的曲轴质量良好。     

S34MnV钢热压缩变形的流变应力本构方程

S34Mn V钢是大型船用曲轴锻造专用钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对S34Mn V钢进行高温压缩实验,得到不同变形温度为950、1000、1050、1100、1150、1200和1250℃,不同应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10 s~(-1)和压缩变形量为70%条件下的S34Mn V钢真实应力-应变曲线。结果表明,曲线形态符合钢的热变形力学特征,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力应变曲线特征,流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述S34Mn V钢的高温流变行为,确定其热变形激活能,建立了S34Mn V钢的流变应力本构方程,其结果可为大型船用曲轴曲拐成形工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。     

40MnV锻态钢热变形组织演变的计算机模拟

借助元胞自动机理论,以动态再结晶体积分数和再结晶尺寸分布为模拟目标,在Deform软件模块中对40MnV锻态钢热变形过程中的微观组织演变进行了计算机模拟,并在相应工艺下对40MnV锻态钢进行了试验验证。结果表明,当锻压温度为940、1 040、1 140和1 240℃时,随着锻压温度的升高,40MnV合金钢再结晶体积分数逐渐升高,再结晶晶粒尺寸不断增加。计算机模拟得到的再结晶体积分数和再结晶晶粒尺寸分布结果与试验结果保持一致。     

TA11钛合金叶片预锻过程三维热力耦合数值模拟

运用大型工程软件UG作为几何建模工具,设计并创建了预锻模具。针对不同的预成形毛坯,分析其形状、尺寸对成形效果的影响;讨论了成形过程中的充不满问题,为获得合格的叶片精锻件提供了合理的毛坯形状。采用有限元分析模拟软件Deform对叶片预锻成形工艺过程进行了热力耦合数值模拟研究。研究表明:随着摩擦系数的增大,材料流动性越差,塑性变形抗力加大,且摩擦热增加,温度的最高值升高,所以选用较小的摩擦系数0.1时更合理。通过将模拟结果和实际应用结果进行对比分析,得出模拟过程与实际生产过程相一致,从而说明模拟结果具有一定的合理性和实用性。     

先进热成形汽车钢制造与使用的研究现状与展望

汽车采用超高强钢是实现轻量化兼顾安全性的必由之路,热冲压成形是高强汽车零件成形的关键工艺。近10年来,热成形钢及其零件制造技术迅速发展。本文从以下几方面对热成形钢/零件制造与使用现状进行了综述:(1)热成形钢材料(从传统MnB钢到最近新发布的一些热成形新钢种);(2)工艺(热成形传统工艺到工业4.0智能化生产);(3)热成形淬火配分(QP)创新工艺研究现状及形变热处理基本原理;(4)热成形过程的仿真模拟(热/力场、组织场、工艺等的模拟);(5)热成形零件的使用服役评价。并对今后热成形汽车钢制造与使用前景作出展望。     

基于Deform的叶片叶身预锻结构形式优化设计

在叶片叶身预锻结构形式的设计过程中,利用Deform-2D有限元分析软件对不同预锻叶身形式、不同扭角位置处的叶身进行了终锻过程模拟.通过比较成形性、变形均匀性、成形前毛坯的热损失等关键因素,详细分析了不同预锻叶身结构对终锻件的成形及质量的影响,并在此基础上,对传统结构进行优化设计,最终获得了较理想的预锻叶身结构模型.     

船用柴油机曲轴锻造成形规律及微观组织变化分析

分析了船用柴油机曲轴模具设计要点,建立了大型曲轴镦锻成形工艺有限元模型,模拟了真实的曲轴加工工艺。根据模拟得到的热锻工艺的各种力学参数,包括金属抗力的大小、金属流动的路径、材料的应力应变等,分析了金属纤维在镦锻过程的变化及对曲轴的力学性能的影响;对微观组织的演化过程做了分析,得出了晶粒度的概率分布图。     

S34MnV钢的奥氏体晶粒长大动力学

利用DIL-805AD/T动态膨胀相变仪对S34MnV钢在不同加热温度和保温时间下进行奥氏体化试验,通过晶界腐蚀、光学显微镜观察和截点法测定了奥氏体平均晶粒尺寸,并对S34MnV钢奥氏体晶粒长大规律进行了深入分析。通过对比Beck模型、Hillert模型和Sellars模型,根据实测晶粒尺寸数据拟合并优化了模型参数,建立了S34MnV钢奥氏体晶粒长大的动力学模型。结果表明:兼顾加热温度和保温时间两方面影响因素的Sellars模型的计算结果与实测数据吻合较好,可用于预测S34MnV钢在880~920 ℃加热温度范围内,保温10~240 min时的奥氏体晶粒长大规律。     

某转向轴零件成形过程数值模拟及模具设计

对转向轴零件进行了工艺分析,制定了工艺路线.利用有限元分析软件Msc.SuperForm模拟了该零件的弯型成形过程.根据模拟结果,分析了成形工艺的缺点,进行工艺完善,最终确定了合理的成形方案,并进行了弯型、预锻及终锻的模具设计.     

大型船用卷板机卷板成形过程的数值模拟

首先对卷板成形过程进行了理论分析;然后用有限元分析软件ABAQUS对某大型船用卷板机板料滚弯成形及回弹的过程进行模拟,得到了成形件的应力分布与应变分布;研究了上辊不同下压量对其成形过程的影响,分析了滚弯过程中辊子和板料间的法向接触正压力,并将仿真值和理论计算值进行了比较,分析了产生误差的原因.同时,分析了辊子对板料的切...     

基于数值模拟的重汽前梁终锻坯料的优化研究

为进一步优化车轴模锻成形工艺,选取某一型号载重汽车前轴作为研究对象,对滚拔-弯曲后的模锻坯料进行终锻成形工艺数值模拟。本文主要分析了某载重汽车前轴整体热模锻成形过程中影响成形质量的主要工艺参数,应用三维实体建模软件UG设计模锻模具,导入有限元分析软件DEFORM-3D中,建立模锻有限元模型,对弯曲成形后的坯料进行仿真模拟,得出变形区应力应变分布以及金属流动规律,最终获得最佳终锻成形方案,为后续终锻坯料结构改进、各工序工艺参数优化及模具设计提供理论指导。     

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。     

基于DEFORM3D二次开发的塑性成形过程组织演化模拟

金属热成形方法可以有效改善产品的综合机械性能,利用有限元模拟可以为控制锻造和产品质量提供理论依据.在Deform3D的热力耦合刚粘塑性有限元模拟技术的基础上,进行了微观组织演化的二次开发,可以扩展有限元软件的组织模拟能力,并利用该方法对20CrMnTi钢镦锻热成形过程进行了计算机模拟,得到了热力参数的分布状况和内部晶粒度变化的规律.通过摇臂轴的镦锻成形模拟证明了组织模拟能够为工艺改进提供理论依据.     

轨道交通用车轴精密辊锻成形工艺

通过对轨道交通用RE2B型车轴锻件进行工艺分析,设计开发了车轴两道次精密辊锻成形工艺。采用有限元技术,确定了车轴精密辊锻模拟的相关参数,对车轴精密辊锻过程进行了数值模拟。模拟结果显示：采用精密辊锻成形车轴,得到的辊锻件规整,锻造流线流畅连续,车轴各截面圆整度好,且端头平整,无凹凸和花瓣形状产生。在世界首台套1600 mm大型辊锻机上,对RE2B型车轴精密辊锻成形进行工艺实验,试制锻件外形规整,各部位尺寸符合要求,与数值模拟结果相一致。按铁路标准TB/T 2945—1999要求,对试制的车轴进行热处理后的性能检测,检测结果满足标准要求。     

汽车离合器衬套冲锻复合工艺研究及其数值模拟

介绍了冲锻复合成形工艺，并将其应用于所研究的汽车离合器衬套的局部增厚。借助专业有限元模拟软件DEFORM-3D模拟了冲锻复合成形这个工艺过程并对其进行了优化，比较分析其模拟结果可知优化后的两步冲锻复合成形比原先的一步冲锻复合成形更加合理。     

基于Deform-3D的花键轴叉热锻成形工艺优化

针对花键轴叉锻件传统锻造工艺耗料多的问题,提出立式预锻、杆部热挤成形的预锻成形方法,给出了立式预锻的模具结构设计,并对热挤预锻模具进行了参数优化,解决了充填不足的问题,最终锻出低能耗、低料耗、高生产率的合格锻件。基于Deform-3D有限元分析软件模拟观察到花键轴叉锻件的成形过程,准确分析出缺陷形成的原因和工艺优化后锻件成形效果。通过实际生产验证了模拟结果的可靠性,在优化预锻件脱模斜度和终锻模具桥部参数后,生产效率提高至少20%,料耗节省约15%,终锻模具磨损量降低约25%,模具寿命得到明显提升。     

某重卡前轴成形辊锻折叠缺陷成形机理分析

针对某重卡前轴成形辊锻-模锻设计方案进行数值模拟仿真,建立前轴精度与成形工艺参数之间的定量关系,并引入到前轴成形辊锻有限元模拟分析中.采用数值模拟仿真技术,分析了某重卡前轴成形辊锻过程中弹簧板、弹簧板和工字梁过渡部位折叠缺陷的产生机理,为实际生产中重卡前轴成形辊锻工艺中的折叠缺陷的控制提供指导.     

基于数值模拟和正交试验的卡车前轴辊锻工艺优化

卡车前轴形状复杂,截面起伏大,仅用锻造成形难度很高,一般采用制坯辊锻+成形模锻工艺生产。以某卡车前轴为例,确定了辊锻道次,完成了辊锻型槽设计,并以第三道次辊锻成形为例,基于Deform-3D成形模拟,采用正交试验方法,将咬入角α、摩擦因子μ、辊锻角速度ω和坯料初始温度T为初始模拟参数,在3种不同水平下对前轴辊锻成形过程进行模拟,揭示了前轴辊锻成形载荷和坯料展宽的变化规律,进而优化了前轴辊锻成形工艺与辊锻模具设计,为后续成形模锻提供了最佳毛坯。