840车轮预成形过程的有限元分析

利用MSC／SuperForm商用有限元软件对840车轮预成形过程进行了模拟分析，得出840车轮预成形过程的等效应变分布及金属流动轨迹。此外，研究了摩擦因子对840车轮预成形充满度的影响，认为摩擦因子取0．3时，车轮的轮毂和轮辋部分充满良好。     

DRAW1250立式车轮轧机轧制的咬入条件分析

阐述了DRAW1250立式车轮轧机轧制咬入条件的影响因素,针对几种实际生产中轧制夹钢(工件车轮在轧制过程中无法旋转)的现象说明了其发生原因和调整方法,分析了轧制车轮时轮坯轴线与辐板辊中心轴线偏差对轧机轧制的影响并通过实验验证了调整方法的有效性和可行性,对生产中轧机的调整具有重要的指导意义.     

车轮热处理过程中的变形分析

在考虑了温度、相变及应力的耦合作用的基础上,运用有限元法分析了车轮热处理过程的变形。车轮热处理变形主要发生在淬火阶段,且集中在辐板两端的圆弧处。辐板的变形导致轮毂沉降,并在淬火结束时达到峰值,在随后的回火和冷却过程中沉降减小,热处理结束后HDSA840车轮沉降达1.3 mm。     

大尺寸动车组车轮剖面夹杂物原位统计分布表征方法研究与应用

建立了基于扫描电子显微镜和能谱分析相结合的夹杂物原位统计分布分析方法,并对大尺寸D2动车组车轮纵剖面中轮毂、近轮毂辐板、近轮辋辐板、轮辋4个区域内的夹杂物的组成、类型、数量和尺寸进行了原位统计分布解析,探讨了不同区域内的各类夹杂物数量、尺寸和颗粒面积的分布规律,发现车轮中主要典型夹杂物为氧化物、条形硫化物、球形硫化物、...     

薄轮辋、深盆形车轮的热成形工艺

 借助商业有限元软件MSC/Superform，研究了薄轮辋、深盆形车轮的成形技术，较好地解决了具有薄轮辋、深盆形特点车轮的热成形工艺设计问题，获得了显著的经济效益和社会效益。     

420 MPa级轮辋用钢焊接变形失效原因浅析

某车轮厂冬季采购一批420CL钢加工汽车轮辋过程中保留钢卷“轧制圆边”的轮辋边缘发生焊接变形开裂。使用金相显微镜和显微硬度计检测轮辋开裂边缘和对应未开裂边缘的金相组织和显微硬度,分析开裂原因。保留钢卷“轧制圆边”的轮辋边缘的焊缝、热影响粗晶区、热影响细晶区以及母材显微硬度分别为217、215、223、150,没有钢卷“轧制圆边”的轮辋边缘的焊缝、热影响粗晶区、热影响细晶区以及母材的硬度分别为222、230、235和220,发生开裂的轮辋边部焊接热影响区与母材显微硬度相差约70,这是导致轮辋开裂的主要原因。闪光对焊后,沿轮辋边缘焊接热影响细晶区与未受焊接热影响的材料硬度相差太大,破坏了轮辋边缘变形协调能力,在结合处产生应力集中引发开裂。     

高强韧铝合金轮毂的轻量化铸旋新工艺

综述了铸造铝合金的强韧化研究现状和最新进展,介绍了铝合金轮毂的铸旋成形新技术,分析了铸旋工艺在铝合金轮毂轻量化中的作用。分析表明热塑性形变韧化可成为A356合金强韧化的新途径,以此为基础发展的铸旋成形工艺可满足汽车轮毂进一步轻量化的要求。采用铸旋工艺成形的铝合金车轮轮辋部位的各项性能指标比低压铸造车轮有大幅提高,轮辋壁厚也可大幅度减薄,相同规格的车轮,采用铸旋工艺生产可减重5%～15%,实现了产品的高强度、轻量化要求,具有更轻的竞争力。之后重点介绍了铝合金轮毂铸坯热旋压工艺原理、A356合金的可旋性、工艺参数的选择及有限元分析在热旋压工艺设计中的应用,并指出存在的问题和所需做的进一步研究。结果表明铸造A356合金的热旋压可加工窗口较窄,成形温度控制是关键,为了促进铝合金轮毂铸旋工艺的广泛应用与发展,在铸造铝合金的热旋压变形性能、热旋压时金属的变形机理和流动行为,以及热旋工艺数值模拟和参数优化等方面还需要做大量的、深入系统的研究工作。     

中 厚 板 轧 制 过 程 的 数 值 模 拟

 基于LS DYNA仿真软件,采用显式算法和隐式算法相结合的方法,对中厚板轧制过程的热力耦合有限元模拟进行了研究。通过仿真,得到了中厚板的应力场、应变场及温度场的分布。根据分析可知轧件表面温度在轧制过程中有所上升,轧件内部到表面形成明显的温度梯度。轧件头部变形较剧烈,在轧制后外端存在明显的预应力区。模拟结果与实测结果比较一致,表明了该数值仿真方法的可靠性。     

冷压-轧制工艺对钽板组织与性能的影响

以电子束熔炼的纯钽锭为原料 ,研究了冷压开坯然后进行轧制的工艺 ,以及加工变形量、退火工艺对钽板的组织与性能的影响。结果表明 :因冷压时只在一个方向施力 ,金属沿铸锭中柱状长度方向流动 ,使柱状晶沿变形方向拉长 ,晶粒细化效果不太明显 ;变形量越大 ,则再结晶温度越低 ,晶粒尺寸越小 ;轧制变形量越大 ,则抗拉强度越高 ,延伸率越低 ,而再结晶退火后的硬度均无多大差别 ;钽板各向异性明显 ,在 45°方向上强度小而延伸率却明显增大。这种各向异性使钽板在深冲过程中制耳现象严重 ,金属损失大。     

谈5.OOS汽车轮辋钢孔型设计的几个问题

汽车轮辋钢是汽车车轮部件,轮辋与挡圈,锁圈及轮胎配合组成汽车车轮。轮辋钢的轧制是比较困难的。其一,是它的几何形状比较复杂;其二,山于它要和其它的零件相配合,因此对它的各主要尺寸要求严格。     

Experiment and Simulation of Metal Flow in Multi-stage Forming Process of Railway Wheel

To investigate the metal flow during the railway wheel forming process,experiments and finite element method(FEM)simulation were carried out.An axisymmetric modeling for the wheel rolling process was proposed to predict the metal flow in radial direction,by which the whole multi-stage forming process could be simulated in axisymmetric and integral way.The result shows that the axisymmetric simulation method was an effective method to explore the metal flow in radial direction and to analyze the relationships of tools motion during the wheel rolling.The detail information about metal flow in railway wheel forming process was obtained.The metal in the wheel web was from the area near the half radius of the original billet;the chill zone of the billet became an envelope of the rim and part of the web with a maximum thickness of about 6mm below the tread.At the wheel rolling stage,the metal in the rim flowed towards the web;the metal near the surfaces of the conjunction region between the web and rim suffered severe shear deformation.     

小断面收缩率楔横轧件的变形规律

对楔横轧轴类零件的成形过程进行有限元数值模拟与轧制实验.从断面收缩率角度研究了轧件的金属变形特点,发现小断面收缩率与常规断面收缩率的分界点在35%左右.对比分析了小断面收缩率与常规断面收缩率轧件的金属变形规律.结果显示:小断面收缩率轧件的主要变形发生在轧件外层附近,而常规断面收缩率轧件的主要变形是在轧件内部;小断面收缩率轧件比常规断面收缩率轧件存在更大的轴向拉伸不均匀变形,易导致轧件在横截面上呈现出椭圆化.      

数值模拟在极限规格H型钢工艺优化中的应用

针对HW150mm×150mm极限规格H型钢产品偏心问题,采用有限元方法对粗轧阶段孔型系统进行三维热力耦合数值模拟。基于模拟结果分析金属流动、塑性应变及温度变化,以此为基础,根据变形特点及各孔型轧件尺寸分析偏心产生的原因,优化孔型并进行验证,最后进行现场实践,排除缺陷。结果表明,有限元模拟有助于分析轧制过程中的金属成形,尤其对于型钢轧制过程中的变形规律及缺陷分析具有较高的参考价值和指导意义。     

H型钢热轧变形过程的计算机模拟

应用热力耦合有限元法,建立了Ｈ型钢万能热轧过程的数学模型,模拟了不同轧制参数下的热轧变形过程,结果表明,Ｈ型钢的腹板和翼缘在变形过程中有很强的相互牵制作用,交界处金属在不同时刻发生双向流动,增大翼缘压下率有助于翼缘宽展,并降低腹板出口后的纵向残余压应力。     

钢球斜轧成形的金属流动规律

基于钢球斜轧成形原理,采用DEFORM-3D有限元软件建立了钢球斜轧成形的有限元模型.相应的实验结果表明有限元模型是可信的.利用有限元结果研究了钢球斜轧成形过程的金属径向和轴向变形规律.研究表明:坯料的金属以周期振荡方式累积变形.在轴线方向上,球体间的连接颈是变形最剧烈的位置,离连接颈越近,金属的径向变形和轴向变形越大.在横截面方向上,球体前半球的金属,离轴线中心越近,径向压缩量越小,轴向位移越大;球体后半球的金属,离轴线中心越近,径向压缩量越小,轴向位移越小.      

60kg/m重轨轧制全道次的有限元模拟和试验研究

对60kg/m U71Mn重轨轧制全道次进行了三维热力耦合有限元模拟。轧辊建模时分别通过翻转和平移轧辊来实现轧件翻钢和侧向推钢过程;轧件的建模采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,既消除网格畸变的影响又使得前后数据得到继承。模拟结果表明:重轨轧制过程中存在严重的不均匀变形,铸坯横断面金属质点在轧制过程中沿轧制方向不同步;轨底部位金属沿轧制方向和轨底高度方向流动;轨腰部位金属沿轧制方向和宽度方向流动,其中心向轨底部位偏移;轨头金属沿轧制方向被延伸。人工打孔制造缺陷坯轧制试验的特征点位置变化与模拟结果吻合良好,验证了轧件在各道次的金属流变规律。所建立的金属在轧制过程中的位置对应关系可以为生产过程中轧制缺陷的溯源分析提供便利。     

楔横轧小断面收缩率轧件螺旋组织缺陷研究

轧件发生局部变形是楔横轧的主要工艺特征,尤其小断面收缩率轧件轴向流动能力弱,内外变形差异显著导致楔横轧成形困难.除了容易产生心部破坏缺陷,在轧件表层一定范围内出现的螺旋组织缺陷,也会降低产品的机械性能.本文通过轧制实验,展示出轧件螺旋组织缺陷宏观上呈现为车削后在表层一定深度范围内沿展宽螺旋线分布的亮带,微观上由轧件表面折叠向内部延伸呈带状分布的组织形态.结合有限元数值模拟方法研究了缺陷产生的主要原因,发现由于成形区的金属发生沿展宽负向的金属流动,导致轧件形成沿展宽螺旋线分布的表面折叠和小轴向应变带.同时,螺旋带附近较大的径向压缩使轧件由表面向内部沿折叠裂纹方向组织具有方向性.采用对模具楔尖倒圆角局部改善金属沿负展宽方向的轴向流动,可以既消除表层螺旋组织缺陷,又避免轧件心部损伤风险,使成形质量满足使用要求.经实验验证,确定了模具楔尖圆角的最优取值.      

大型H型钢轧制热力耦合模拟及腹板波浪分析

针对在大型H型钢的轧制过程进行了全轧程热力耦合模拟仿真,并对现场生产中出现的腹板波浪及开裂问题进行了研究。本文选取HN800×300规格的典型H型钢产品进行全轧程热力耦合仿真分析,获得了轧制过程的应力应变场云图,截面金属流动规律及温度场变化规律;并在调整腿腰延伸比的情况下,对腹板轧制波浪进行了研究。分析了腹板轧制波浪的形成机理并通过模拟予以验证。通过大量的仿真工况,最后确定了在相应的孔型中,H型钢万能轧制过程中出现腹板波浪的腿腰延伸比的临界值。     

方矩形管端部成型机制

 利用非线性有限元方法,结合实际生产中方矩形管辊压成形过程,建立了有限元仿真模型。基于该模型对7机架实际辊压成型过程进行了模拟运算,得到了成形过程中稳定段处节点位移矢量、应力和应变的分布情况。通过对仿真计算结果的分析,得到管头端面上在角部和边部的过渡区存在着“位移中性面”,在端面上角部和边部的中心处伴有明显的金属“外翻”和“内翻”的情况,仿真结果与现场轧制结果相符。     

Blank design optimisation for T-section ring rolling

Abstract

A T-section ring can be considered to consist of two rectangular section rings joined together, which can be described as an outer ring and an inner ring. As this is a complex shape, it is difficult to process a T-section ring by rolling, and a good design of blank is necessary. In this paper, four blank designs and rolling process were studied using finite element analysis. One was a rectangular cross-section, the other three were T-section but with varying flange rim volumes. In the three designs there is a volume flow from the outer ring to the inner ring during rolling, which is disadvantageous to good shape formation. One design had no material flow from outer to inner ring resulting in good ring shape. This had an initial blank design where the volume of metal in each of the two 'part' rings were equal to that of the final ring, respectively.