浅析金属塑性成形数值模拟的系统缺陷

以圆柱直齿轮温挤压数值模拟为例,从两个方面分析金属塑性成形数值模拟的系统缺陷及成因,并提出解决办法,对类似的数值模拟有一定的参考价值.     

铝合金件超塑成形的数值模拟

近年来,数值模拟技术已广泛应用在金属成形工艺的设计和分析中,其中一个重要的功能是预测并预防所设计的工艺产生成形缺陷。在锻造成形中,常见的缺陷有开裂、模具未填充满、折叠和过烧等;在冲压成形中,常见的缺陷有拉裂、起皱、失稳及回弹等。也就是说,当模拟结果表明成形工艺存在缺陷时,可及时找出缺陷产生的原因,并提出防止缺陷产生的工艺措施,然后直接在计算机上修改工艺参数,再次进行数值模拟,直至达到工艺     

大高径比K417镍基高温合金锭二次缩孔缺陷的数值模拟

利用ProCAST有限元分析软件对大高径比K417镍基高温合金铸锭充型及凝固过程进行数值模拟,模拟研究了合金锭在凝固过程中其二次缩孔缺陷形成位置、数量和成因,及浇注温度和浇注速度对二次缩孔缺陷的影响,并进行了试验验证。结果表明:数值模拟得到的合金缩孔缺陷分布与实际生产的合金锭缺陷分布趋势一致,证明了数值模拟结果的准确性。提高浇注温度、降低浇注速度能在一定程度上抑制合金锭二次缩孔缺陷的形成,但无法完全消除缺陷,在1 530℃、浇注速度1.40 kg·s^-1条件下,合金锭的缩孔缺陷最少。     

汽车覆盖件成形缺陷分析的数值模拟

分析了板料成形数值模拟技术的应用现状和特点,研究了采用数值模拟进行汽车覆盖件成形分析的方法,结合实例介绍了采用该技术进行覆盖件成形缺陷预测和工艺优化的途径。     

基于时间反转法的管道焊缝区缺陷检测研究

焊缝在整个管网系统中是比较薄弱的部分,在温度、压力、介质腐蚀和振动的影响下容易出现裂纹缺陷,对管道的安全运行产生危害,并且有的裂纹很小,通过超声导波不容易直接识别出来。对超声导波检测管道进行了研究,在分析了超声导波对焊缝小缺陷的检测后,提出了一种运用时间反转法基于L(0,2)模态超声导波进行数值模拟的方法,选择4%作为最小焊缝裂纹缺陷,对直管道单焊缝和直管道双焊缝进行数值模拟,并通过实验验证。数值模拟和实验结果表明该方法可以实现管道中焊缝缺陷的识别和定位。     

基于板料成形数值模拟的知识发现方法的研究

板料成形过程模拟技术可以评价工艺可行性和预测缺陷,广泛应用于汽车覆盖件模具设计中。为了发现隐含在模拟结果中潜在的规律和知识,提出了一种基于板料成形数值模拟的知识发现方法。建立了基于数值模拟的知识发现流程,运用数据聚类分析整理模拟结果如节点位置、应力、应变、厚度变化和对应缺陷的关系数据集,建立神经网络模型,用成功的模拟实例作为样本,对神经网络进行训练,实现了基于神经网络的知识发现。     

基于多目标遗传算法的板料拉深成形工艺参数优化设计

以多种工艺参数(压边力、摩擦因数等)作为优化变量,多种成形缺陷(起皱、破裂等)作为优化目标,结合多目标遗传算法和数值模拟,建立了板料拉深成形工艺参数的优化设计模型。为了减少数值模拟的次数,利用人工神经网络建立了各种工艺参数和模拟结果之间的映射关系,大大提高了优化的效率。以汽车消声器为例,对其拉深成形工艺参数进行了优化,通过对优化结果进行数值模拟可以看出,该优化参数完全避免了各种缺陷的产生,这说明该优化算法具有较好的优化结果。     

铸钢偏心轮铸造工艺数值模拟及工艺优化

利用三维绘图软件Pro／Engineer生成铸件的实体模型，用华铸CAE软件对铸钢偏心轮进行凝固过程的数值模拟。通过数值模拟，优化了铸造工艺方案，消除了缩孔、缩松缺陷。     

轿车座椅骨架冷挤压成形过程分析及数值模拟

利用DEFORM 3D Ver．6．1有限元数值模拟软件对轿车座椅系列骨架扭力管的冷挤压变形过程进行数值模拟,并获得大量工艺参数信息。在模拟分析的基础上,分析骨架扭力管变形过程中可能产生的缺陷及缺陷形成的原因,针对性地提出轿车座椅系列骨架成形工艺及模具设计改进建议。     

聚乙烯管道缺陷的红外热成像模拟及实验研究

针对聚乙烯(PE)管道内部缺陷检测中存在的问题,利用了有限元法模拟了PE管道的瞬态传热过程。计算模型中,在管道的内表面施加恒热流边界条件,内部缺陷会对管道表面的温度分布产生影响,从而建立起了温度分布与缺陷的大小和位置之间的关系。为了验证有限元模拟热像图,搭建了基于电加热棒热激励方式的聚乙烯管道红外热成像实验平台,该平台采用高灵敏度高速红外热像仪作为检测设备。通过模拟和试验,比较研究了不同深度、不同直径的缺陷的温度随位置的变化曲线。研究结果表明,实际试验结果和有限元模拟结果基本吻合,验证了模拟结果的正确性;也说明了有限元数值计算方法可以作为研究红外热成像技术的一种手段,为基于红外热成像技术的聚乙烯管道内部缺陷检测技术提供了数值模型。     

铝合金搅拌摩擦焊焊接过程缺陷分析

搅拌摩擦焊虽然能够避免熔焊过程中产生的缺陷,但若工艺参数选择不当,也会引入新的缺陷,包括隧道型、孔洞和沟槽、飞边、Z线与界线、吻接、摩擦面、背部等缺陷。在大量试验的基础上。总结了国内外搅拌摩擦焊焊接过程中出现过的缺陷种类,分析了缺陷产生的原因及其危害,提出了避免缺陷产生的方法,对生产实践具有一定指导作用。但是关于搅拌摩擦焊焊接过程中缺陷的形成机理还有待更深入的研究。     

蒸汽跨越管线含体积型缺陷的塑性极限载荷分析

长输管线在使用与制造过程中会出现各种缺陷,主要以腐蚀造成的体积型缺陷为主。用有限元方法对含体积型缺陷的跨越蒸汽管道进行了极限载荷分析,分析时考虑了大变形弹塑性情况,载荷考虑内压、温度、自重（产生面内弯矩及剪力）及风载荷（产生垂直面弯矩及扭矩）单独及联合作用情况,缺陷位置在近固定墩处,缺陷形状为球形及长条形。分析了缺陷的形状、大小、深度及载荷情况对极限载荷的影响,并分析了管道在上述情况下的失效形式。     

粉末高温合金涡轮盘初始缺陷概率模型研究

粉末高温合金是发动机涡轮盘的最佳材料,但由于其制造工艺的特点,使其强度和寿命对缺陷十分敏感.基于概率损伤容限评估思想,文中针对国内FGH96粉末高温合金涡轮盘制造工艺水平下的涡轮盘初始缺陷通过试验进行统计,并分析得出初始缺陷的面积概率模型、缺陷圆度概率模型、椭圆缺陷短轴/长轴比值和长轴长度概率模型.试验分析结果表明,初...     

滚动轴承早期缺陷振动的简化模型

建立了滚动轴承早期缺陷振动的线性简化模型,依据该模型分析了滚动轴承早期缺陷引起振动的特性。理论分析和实际测量表明:滚动轴承早期缺陷激励出轴承的固有振动,产生了脉冲冲击波;非周期早期缺陷振动为正常振动信号叠加一个或几个离散脉冲冲击波,产生垃圾音,周期早期缺陷振动为正常振动信号叠加一串串周期脉冲冲击波,产生内圈伤音、外圈伤音或滚动体伤音;脉冲冲击波是滚动轴承早期缺陷引起的异常声的主要原因。     

Analysis of size effect on flow-induced defect in micro-scaled forming process

In microforming process, flow-induced defects caused by the irrational material flow in forming process have a significant effect on the quality of micro-formed part. In design of micropart and microforming process, this type of defects needs to be analyzed and the formation mechanism identified, such that the defects can be predicted and avoided via the rational design of micro-formed parts and microforming process. To address this issue, the size effect affected flow, and deformation behaviors need to be investigated. To explore how the size effects affect the flow-induced defects, experimental studies on the influence of a few significant parameters including geometry and grain sizes on the degree of flow-induced defects in microforming process of pure copper were conducted in this research. The flow-induced defects in microforming of a designed part are investigated, and the microstructure and flow pattern in micro-scaled extrusion of the parts with complicated shape are also studied. Based on the experimental results, the formation of folding defects is mainly affected by geometry size. The folding defect-free deformation occurs in the cases with coarse grains such that the parts with coarse grains do not have flow-induced defects, but some grains are broken and become potential insecurity factor. Furthermore, the relationship between grain and geometry sizes under which the flow-induced defects and grain broken can be successfully and simultaneously avoided is identified.     

能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律，并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法，统计了试样内部缺陷的类型和尺寸，分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因，得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明，合适的激光能量输入是获得高致密度的关键，当激光能量密度处于47.62~50.00 J/mm³区间时，试样致密度最高，此时试样中夹杂缺陷消失，孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样，其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上，优于铸造AlSi10Mg合金。     

氮化硅陶瓷球精加工表面缺陷的研究

将3种不同直径的氮化硅球坯采用循环加工方法研磨成G5级轴承用陶瓷球。研究了研磨过程中陶瓷球的磨损行为并将磨损缺陷按光学显微镜下的形貌分成5类。采用扫描电子显微镜观察分析各种缺陷并用陶瓷材料断裂力学解释凹坑与裂纹缺陷的形成。研究结果表明，异常的磨粒作为尖锐压头产生凹坑。各种裂纹主要是由起钝压头作用的上研磨盘产生的。材料的晶体结构变化产生雪花缺陷，雪花缺陷抵抗磨粒磨损的能力较差。精研过程中不正确的加工压力和没有破碎的硬磨粒产生擦伤和划痕缺陷。提高球坯圆度，降低粗研加工的载荷和速度可以减少裂纹缺陷。提高磨粒质量可以减少精研中各种机械加工缺陷。     

单榫头叶片锻造过程成形缺陷分析

折叠和模腔充不满是锻造过程中常见的成形缺陷 ,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性有限元模拟分析软件 ,通过对叶片锻造过程不同截面金属流动规律的三维有限元模拟分析 ,可以预测叶片锻造过程成形缺陷折叠和充不满的形成。通过改变毛坯尺寸和成形工艺参数 ,可以消除这些成形缺陷的产生 ,并获得合格叶片锻件。该研究对其它种类叶片锻造过程中成形缺陷的分析具有一定的指导意义     

浅谈汽车外覆盖件冲压成型关键缺陷以及解决方法

汽车覆盖件大都采用薄板冲压而成,在钣金冲压过程中经常会出现开裂、减薄、起皱等缺陷,以CN100enjoy门内板为例,详细分析了产生这些缺陷的原因及影响因素,最后提出了一些解决冲压成型缺陷的措施。     

蒸压釜常见缺陷及原因分析

列举蒸压釜在定期检验中发现的一些常见缺陷:裂纹、腐蚀、变形、安全连锁失效等,并针对这些缺陷产生的原因作了一个初步分析。