大型厚壁深槽环件卧式复合轧制新方法理论与模拟(一)

由于大型厚壁深槽环件特殊的几何特征,需要采用自由锻与切削的工艺,导致能源材料消耗高、效率低、产品性能差。该文提出一种用于成形大型厚壁深槽环件的卧式复合轧制新方法,基于环件卧式复合轧制成形原理,提出了主要成形参数的设计方法;利用ABAQUS有限元软件进行三维热力耦合有限元建模与模拟分析,验证了环件卧式复合轧制技术可行性,揭示了轧制过程中环件几何尺寸、应变、温度以及力能参数分布演变规律。研究成果为深入研究大型厚壁深槽环件卧式复合轧制成形机理和工艺设计方法奠定了重要基础。     

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

外壁带凸台锥形截面环件轧制成形规律

介绍了一种外壁带凸台锥形截面环件的一体成形轧制工艺，该工艺降低了外壁带凸台锥形截面环件的材料消耗，提高了环件的整体质量。通过ABAQUS软件建立了该环件轧制成形的有限元模型，并对轧制成形工艺进行了分析，研究了轧制过程中Mises应力、内壁位移和等效应变的变化规律。结果表明：在环轧开始阶段，由于应力分布不均匀，应力呈周期性变化，在4.5 s后，环件的应力分布逐渐均匀；在材料填充凸台过程中，远离凸台孔处的材料堆积并高于凸台孔；凸台两侧的应变存在差异，且当进给量为4.5 mm时更加明显。实验结果与模拟结果相近，验证了该成形工艺的可行性。     

内台阶截面环件轧制成形有限元模拟

基于Abaqus／Explicit提供的显式动力学有限元算法。建立了能反映内台阶截面环件轧制的边界约束模型,模拟了内台阶截面环件成形过程,对轧制过程中不同压下量的应力及等效应变变化进行了分析,并分析了在轧制过程中金属的流动特点,最后通过阶梯孔环件轧制实验,验证了轧制模型的可行性。     

42CrMo环件轧制成形的数值模拟与分析

在Deform-3D平台下建立环件径-轴向轧制的三维有限元模型,结合理论研究和实际试验对42CrMo环件的轧制成形过程进行数值模拟与分析,并研究其轧制过程中的变形规律及成形情况,为轧制生产合格环件提供合理工艺。结果显示:42CrMo环件轧制成形的模拟结果和理论研究吻合,大变形区为环件外圈,内径扩大速度大于外径;等效应变值外圈大于内圈,中心最小,最大等效应变处于轴向端面的棱角处;环件温度外圈高于内圈,中心最高,端面棱角处最低;材料损伤最严重的部位为轴向端面,最大损伤值为0.645。对模拟结果进行理论验证和实际试验验证,环件尺寸的模拟值和理论值误差在5%以内,试验结果和模拟结果接近。     

外壁带凸台环件轧制成形规律

提出了一种外壁带凸台环件的新成形工艺方法，该方法实现了环件的连续成形，既能完成环件的扩径，还能在环件的外壁上成形高质量的凸台。利用ABAQUS有限元模拟软件，建立了外壁带凸台环件轧制成形有限元模型，并分析了轧制成形过程，探究了轧制过程中几何形状、等效应变、凸台高度、轧制力的演变规律，并通过试验验证了成形的可行性。结果表明：成形过程分为扩径阶段与凸台长大阶段，扩径阶段的形变与环件轧制相似，凸台长大阶段的形变与挤压相似；凸台长大阶段所需的轧制力远远大于扩径阶段，并且与进给量相关；凸台截面积对凸台高度的影响较大，而凸台形状对凸台高度几乎没有影响。     

环件轧制多尺度数值模拟研究进展

目前,采用宏观塑性有限元方法进行环件轧制成形模拟已成为企业提高环件生产效率和降低制造成本的重要方式.同时,通过多尺度数值模拟方法研究环件轧制过程中成形参数与内部组织演变规律的交互关系,建立环件轧制过程中传热-变形-组织演变定量模型成为近年来的研究热点.简述了环件轧制领域宏观和介观尺度数值模拟建模方法的国内外研究现状以及...     

内沟槽环件辗压成形工艺模拟研究

针对异形截面环件壁薄、断面形状较复杂的特点,可用辗压工艺成形内沟槽环件。利用有限元数值模拟技术,研究了辗压过程中金属变形流动特点、成形规律等,并分析了轧制孔型、摩擦因数、进给速度对成形效果的影响。结果表明：采用辗压成形内沟槽环件,工艺过程简单;轧制孔型、摩擦因数对成形效果影响较大。     

薄壁高筋筒形件内高压成形力学条件分析(英文)

为探讨薄壁高筋筒形件整体内高压成形的可行性,采用力学分析和数值模拟相结合的方法,研究了一端约束、一段自由约束特征的薄板(加强筋)失稳的力学条件。基于"板条梁"理论给出了筋板失稳欧拉力的数学表达式。结合数值模拟分析了筋板高度和内径对失稳的影响。结果表明:对于1Cr18Ni9Ti薄壁高筋筒形件胀形量为20%时其临界高厚比和径厚比分别为14和30。随着高厚比增大,成形性降低,随着径厚比增大,成形性提高。绘制了内高压成形窗口图,为薄壁高筋筒形件内高压成形规律的深入研究和内高压成形工艺设计奠定了理论基础。     

芯辊进给速度对T形环约束轧制成形的影响

T形环在轧制成形过程中金属流动复杂,截面充填困难。本文利用有限元模拟软件ABAQUS对T形环约束轧制成形过程进行了模拟,得到了不同芯辊进给速度时T形环的等效应变分布、截面充填、轴向宽展以及轧制力变化规律,进而揭示了芯辊进给速度对T形环约束轧制成形的影响规律。     

铝合金内腔网格筋件挤压成形数值模拟研究

利用有限元分析软件MARC／superform对带网格筋的桶形件成形进行了数值模拟，得到了变形过程的金属流动规律，合理的工艺参数，为成形此类零件提供了参考。     

双管带隔筋件隔筋形状对内外管成形的影响

为了获得综合性能良好的某铝合金双管带隔筋挤压件,对提出的整体挤压成形工艺方案进行有限元模拟,模拟结果中存在折叠、挤压力大、局部强度不足等缺陷.针对所产生缺陷进行成形工艺方案改进,并确定优化后的挤压方案为:双筒带隔筋挤压件连皮在中间,隔筋的上端面倒有呈水滴状的圆弧.通过模拟对改进后的工艺进行验证分析,结果表明:过渡圆角的大小对折叠有较大影响,增大圆角可减小材料向筋部流动的阻力,可以改善材料的流动状态,并获得了最优过渡圆角半径.利用设计的模具进行了实验验证,获得了成形质量良好的挤压件.     

钛合金环件径轴向轧制过程温度场模拟与分析

用Deform-3D有限元软件对钛合金环件轧制成形过程进行了模拟,分析了环件成形过程中的温度分布规律.结果表明:高温区在中心,低温区在外表面;由于受轴向轧制力的影响,较高的温度出现在端面.     

带横向内筋锥形件旋压应力应变场的有限元分析

分析带横向内筋锥形件旋压的应力应变规律,是研究带横向内筋锥形件旋压的成形机理的基础和前提。文章基于有限元模拟软件ABAQUS建立了带横向内筋锥形件强力旋压的三维有限元模型,进而采用该模型研究获得了典型的带横向内筋锥形件旋压过程中应力场和应变场的分布特征。分析结果可为相关工艺参数的确定提供参考依据。     

复杂异形环件毛坯优化设计方法研究

针对复杂异形环件轧制过程中的运动难以控制和质量难以保证的难题,结合复杂异形环件轧制过程的特点,对轧制成形过程材料流动规律进行研究,并结合体积成形过程中的材料变形规律,提出了体积相等、形状相似、截面相等3条复杂异形环件毛坯的优化设计原则,并利用有限元分析方法对所提出的方法的合理性进行了验证。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

拉深筋对板料拉深成形的影响

分析了拉深筋对板料拉深成形的影响机理和作用,提出拉深筋的基本设置原则,阐述设计其几何参数时应考虑的因素。结合汽车挡泥板的成形过程,利用有限元软件Dynaform分别模拟了无拉深筋、有整体拉深筋和局部拉深筋时挡泥板的成形过程。模拟结果证明,合理的拉深筋参数和布局能够有效地解决成形件的起皱和破裂问题,提高板料拉深成形质量。     

铝合金带筋筒形件成形数值模拟研究

通过有限元模拟软件MSC/superform对某铝合金带筋简形件进行了数值模拟,得到了变形过程的金属流动规律,获得了挤压温度与成形筋高的关系.模拟结果表明,带筋筒形件的塑性变形主要集中在筋部位,筋高随着挤压温度的升高而升高.     

带纵筋平板的轧制成形规律与极限研究

带纵筋平板是一种结构复杂的异型板,其在轧制成形过程中型槽内金属填充不足、凸筋成形难的问题比较突出。针对该问题,提出了一种新的带纵筋平板轧制成形工艺方法,采用两道次将带纵筋平板轧制成形。将第1道次轧制的轧辊组设计成上辊有型槽、下辊有弧形的凸起结构;在第2道次轧制的轧辊组中,将上辊设计成与第1道次同尺寸的型槽,下辊设计为平辊。采用这种多道次轧制方法可以有效地促进金属向上辊型槽内流动,促进凸筋的增长。通过Abaqus有限元模拟,分析了辊型结构对筋高和成筋率的影响规律以及不同板厚的凸筋的成形极限,从而得到成形较好的工艺参数。通过开展实验,发现实验结果和模拟结果基本一致,这为后续的异型板的精密成形研究提供了理论基础。     

TC4钛合金U形带筋板件超塑性成形的有限元数值模拟

分析了钛合金U形带筋板件的结构特点。在MARC2007商业有限元软件中建立了三维刚塑性超塑性成形有限元数值模拟模型,并对该零件成形过程进行了模拟。预测了可能出现的缺陷及位置;分析了零件结构、摩擦系数对成形性能的影响;提出了对零件结构及润滑方式的改进,较大地改善了零件的成形效果。