带阻尼台叶片多向模锻过程场量分布规律研究

为了提高带阻尼台叶片的综合机械性能,采用多向模锻技术来实现带阻尼台叶片的精净成形,通过确定带阻尼台叶片多向模锻分模形式及分模面位置,基于UG建立了带阻尼台叶片多向模锻模具的几何实体模型;在此基础上,采用DEFORM3D建立了该类叶片多向模锻过程的三维有限元模型,确定了模具的加载方式和加载顺序,实现了带阻尼台叶片多向模锻过程有限元模拟,获得了该成形过程中不同加载方式下坯料的速度场、等效应变场和温度场分布规律及载荷-行程曲线,揭示了带阻尼台叶片多向模锻过程中金属充填模具型腔的情况及温度场、应变分布以及载荷随行程的变化规律.该成果可应用于带阻尼台叶片的实际生产过程中,对采用多向模锻工艺来实现带阻尼台叶片的精锻具有指导作用.     

带阻尼台叶片多向模锻过程温度分布研究

在确定了模具分模形式及分模面的基础上,基于DEFORM-3D,建立了带阻尼台叶片多向模锻过程的三维热力耦合有限元模型,确定了模具的加载方式,实现了带阻尼台叶片多向模锻过程的有限元模拟。研究得到了不同压下量下坯料表层温度场及典型截面温度场,揭示了带阻尼台叶片多向模锻过程温度的分布规律。     

面向叶片精锻过程的三维有限元模拟

对刚粘塑性有限元用于模拟分析叶片精锻过程的基本原理进行了论述 ;对模拟中需解决的关键问题提出了相应的算法和处理技术 ;开发了考虑工模具间的摩擦的三维刚粘塑性有限元模拟分析系统 .采用该系统 ,对航空发动机压气机简单叶片和带阻尼台叶片精锻过程进行了三维有限元模拟分析 .模拟过程中对榫头和叶身过渡处采用圆角连接 ,改善了金属的流动性和充填性 ,使叶片锻造三维有限元模拟的建模与分析更接近于实际过程 .结果表明 :采用作者所提出的基于边界构形的网格重划方法 -内缩法 ,进行畸变网格的重划是可行的 ;采用作者所提出的动态边界条件的处理方法以避免模具死锁问题是有效的 ;所开发的软件系统是可靠的 .     

非球面玻璃透镜模压成型的有限元应力分析

针对玻璃镜片模压成型过程中无法获得精确的内部残余应力数据,本文提出使用有限元方法分析内应力变化历程及预测残余应力分布.该方法根据高温下玻璃性质近似于粘弹性材料,将五单元广义Maxwell 模型的蠕变响应并入有限元计算.采用高级非线性有限元程序MSC.Marc,分别对圆柱玻璃单轴压缩和非球面透镜模压成型进行了仿真,获得了玻璃镜片成型后的残余应力分布情况.在此基础上,文章重点分析了温度和模压速度对合模后镜片内部残余应力分布的影响.实验结果表明,最大应力出现在镜片的边缘区域;较低的温度和较高的模压速度都会增大最大残余应力值.     

水轮机叶片模压成型工艺的热力耦合有限元模拟

采用热力耦合三维钢塑性有限元方法,对水轮机叶片模压成型工艺进行了模拟研究,得到了成型过程中工件上的温度分布,应力分布及贴模情况,并与实际情况进行了对照,为进一步掌握水轮机叶片模压成型机理,制订合理的工艺参数提供了理论依据。     

第三沉降带应力场研究

介绍了第三沉降带的分布,监测得出的大量人工裂缝方向数据及由人工裂缝方向数据统计得出的最大水平主应力方向.结果表明,第三沉降带由北向南绵延1 500 km,最大水平主应力方向大体稳定,分布在55°～75°NE范围,多为65°NE.由监测结果可以判断,第三沉降带的构造应力方向是南亚板块及菲律宾板块共同作用的结果.     

钛合金双安装板静子叶片精锻成形工艺优化

为了缩短双安装板结构的TC4合金低压第二级静子叶片精锻工艺流程,并得到更优的金相组织、力学性能,首次将等温锻造方法引入叶片精锻工艺中,采用一火次等温预锻代替两火次普通预锻.利用刚粘塑性有限元法模拟等温预锻过程,分析了金属流动规律、应变场等的变化情况.结果表明,所成形的等温预锻件应力较低、应变分布比较均匀.经叶片成形工艺试验,得到了采用等温预锻的叶片精锻件,将采用普通预锻的叶片精锻件与之对比,发现采用等温预锻的叶片较采用普通预锻的叶片金相组织均匀性好,而两者的力学性能相当.     

带轴齿轮坯闭式精锻成形数值模拟与实验研究

目的研究带轴齿轮坯闭式温精锻成形的工艺过程。方法根据零件结构特点,制订合理的成形方案,利用有限元分析软件对其闭式精锻成形过程进行模拟分析,并开展相应物理实验对模拟结果进行验证。结果通过模拟获得了齿轮坯成形过程中的等效应力分布、等效应变分布、金属流动规律、温度分布和载荷变化等,实验制得符合要求的锻件,与模拟结果基本吻合。结论闭式温精锻工艺制得了符合尺寸要求的齿轮坯锻件,该工艺方案可行,模拟结果准确可靠,对实际生产有一定指导作用。     

航空叶片模具设计参数对模具磨损影响分析

为解决航空叶片精锻模具磨损严重,设计参数确定困难等问题,本文在分析模具设计过程和锻造工艺的基础上,基于Archard摩擦理论,借助有限元分析软件对不同设计参数的叶片模具的精锻成形过程进行了模拟仿真,运用正交试验设计方法分析了模具成形角度、桥部厚度、桥部宽度对叶片成形力和模具磨损的影响,得出了有益于叶片成形和减小模具磨损的最优化组合设计参数,并对该参数的计算方法进行了改进,简化了计算过程且参数计算更加精确;最后,通过工程实例对上述过程进行了验证,其实验结果与仿真结果的一致性较好,减小了模具磨损,提高了叶片模具设计效率.     

叶片精密锻造过程数值模拟技术研究进展

介绍了叶片精锻成形的三维有限元数值模拟的过程,以及固体型塑性有限元法和流动型塑性有限元法的特点,针对近年来叶片精锻成形的三维有限元数值模拟技术对工艺参数及微观组织演化进行模拟的现状,进行了详细论述,在此基础上,提出了叶片精密锻造的三维有限元数值模拟技术未来发展的方向。     

Effects of Process Parameters on the Temperature Field in Ti-6Al-4V Alloy Blade Precision Forging Process

Blade precision forging is a high temperature and large plastic deformation process. Process parameters have a great effect on temperature distribution in billet, so in this paper, by taking a Ti-6Al-4V alloy blade with a tenon as an object, the influence of process parameters on the temperature distribution in precision forging process was investigated using 3D coupled thermo-mechanical FEM （finite element method） code developed by the authors. The results obtained illustrate that： （1） the gradient of temperature distribution increases with increasing the deformation degree; （2） with increasing the initial temperature of the billet, the zones of high temperature become larger, and the gradient of temperature distribution hardly has any increase; （3） friction factors have little effect on the distribution of temperature field; （4） with increasing upper die velocity, temperature of the billet increases while the temperature gradient in billet decreases. The results are helpful to the design and optimization of the process parameters in precision forging process of Ti-alloy blade.     

Effects of Process Parameters on the Temperature Field in Ti-6A1-4V Alloy Blade Precision Forging Process

Blade precision forging is a high temperature and large plastic deformation process. Process parameters have a great effect on temperature distribution in billet, so in this paper, by taking a Ti-6Al-4V alloy blade with a tenon as an object, the influence of process parameters on the temperature distribution in precision forging process was investigated using 3D coupled thermo-mechanical FEM (finite element method) code developed by the authors. The results obtained illustrate that: (1) the gradient of temperature distribution increases with increasing the deformation degree; (2) with increasing the initial temperature of the billet, the zones of high temperature become larger, and the gradient of temperature distribution hardly has any increase; (3)friction factors have little effect on the distribution of temperature field; (4) with increasing upper die velocity,temperature of the billet increases while the temperature gradient in billet decreases. The results are helpful to the design and optimization of the process parameters in precision forging process of Ti-alloy blade.     

钛合金多向锻造数值模拟

目的研究TC4钛合金在多向锻造过程中的变形行为。方法基于Deform-3D模拟软件平台,对钛合金的多向锻造变形过程进行有限元模拟分析,研究不同工艺参数(锻造温度、锻造速度、锻造工步)下合金最大主应力、等效应变和载荷最大值的变化规律。结果多向锻造的每工步锻造为典型的镦粗过程,坯料中心部位一直受压应力作用,鼓肚处则出现最大拉应力。随着锻造温度的升高和锻造速度的减小,最大压应力和拉应力均减小,多工步锻造之后合金主应力场分布更加均匀。随着锻造工步的增加,坯料等效应变增大且中心大变形区域体积分数增加。最大载荷随锻造温度的升高和锻造速度的降低而减小,相同参数下不同锻造工步的载荷最大值变化不大。结论锻造温度、锻造速度、锻造工步对TC4钛合金多向锻造变形行为有显著的影响,适当选择多向锻造工艺参数,可以降低载荷并获得均匀性较好的坯料。     

镍基高温合金微型涡轮盘热塑性成形工艺

目的 研究GH4698微型涡轮盘热塑性成形工艺。方法 采用有限元软件Deform-3D对镍基高温合金微型涡轮盘模锻过程进行数值模拟分析,研究坯料不同高径比、不同模锻温度下涡轮盘成形的最大载荷值、等效应力、等效应变、速度场的变化规律。结果 微型涡轮盘模锻过程载荷最大值随模锻温度升高而降低,温度和高径比对涡轮盘的凸台、直榫等部位的等效应力、等效应变影响有明显的差异。在涡轮盘路径1上,随着温度的升高,等效应力逐渐降低,变形更加均匀;随着高径比的增加,变形不均匀程度增大,高径比为1时等效应力的极大值最小;温度和高径比对速度场的影响较小。结论 温度和高径比对GH4698微型涡轮盘锻造变形行为有显著的影响,选择合适的模锻工艺参数可以有效降低成形载荷,并获得使用性能较好的微型涡轮盘。     

发动机泵体精密热模锻成形工艺研究

目的为了提高发动机泵体综合机械性能和降低制造成本,采用精密热模锻技术来实现泵体的精确成形。方法通过确定锻件分模面位置,建立了泵体精密热模锻几何实体模型;在此基础上,建立了泵体热模锻过程三维有限元模型和模拟参数,实现了精密热模锻过程有限元模拟模型。结果通过数值模拟,获得了成形过程中坯料的速度场、等效应变场和温度场及载荷-行程曲线,揭示了泵体热模锻过程中金属充填模具型腔的情况及其变形机理,获得了温度场应变分布以及载荷、打击能量随行程的变化规律,优化了预成形时拍方坯料长度等参数,为确定成形工艺参数提供了科学依据。结论经试验验证,新工艺成形的锻件非加工外形面尺寸精度达到了零件要求,数值模拟结果与实验结果一致。