环件热辗扩成形有限元建模仿真研究进展

环件热辗扩成形问题是多场、多因素耦合作用下集三维连续渐变、非稳态及非对称等特点于一体的高度非线性问题,采用有限元建模仿真方法研究与发展该技术对实现无缝环形构件的高质量、低成本及短周期制造具有重要意义.分别从宏观和微观尺度评述环件热辗扩成形有限元建模仿真的国内外研究现状、存在的问题与发展趋势,进而指明其发展方向如下:大型、复杂环件径、轴双向热辗扩成形全过程自适应建模的仿真方法与关键技术;环件热辗扩成形过程宏观与微观有限元建模仿真无缝集成技术;适用于以环件热辗扩为代表的连续局部塑性成形过程的材料本构模型和组织演变模型以及相应稳健而高效的有限元算法、本构积分算法与组织演变仿真方法;考虑模具的变形、传热及主要失效形式的环件热辗扩成形过程建模仿真技术.     

环件辗扩的极限壁厚和辗扩比

本文以环件辗扩的力学模型为基础，从理论上解决了环件最大壁厚，最小壁厚和最大辗扩比的计算问题，为辗扩工艺和设备设计提供了理论依据。     

钛合金大型环件热辗扩成形应力-应变场演变规律的尺寸效应(英文)

基于可靠的钛合金大型环件热辗扩成形过程热力耦合三维有限元模型,研究并对比了不同尺寸环件的应力应变场演变规律。结果表明:对于不同尺寸环件的成形过程,当γ(整个成形过程的当量每转进给量分配比)减小时,成形结束时的Mises应力峰值可能从环件的驱动辊侧咬入点转移至芯辊侧咬入点,而等效塑性应变峰值有从环件外表面向内表面转移的可能性;当L(整个成形过程的当量变形区长度)增大时,成形结束时的Mises应力峰值可能出现在中间层。成形结束时Mises应力峰值和等效塑性应变峰值的位置是以上两方面综合作用的结果。在成形环件的变形区,环件表层金属处于三向压缩应力状态,中间层金属处于一向压缩、两向拉伸或者两向压缩、一向拉伸应力状态;整个环件处于一向压缩、两向拉伸应变状态。     

不锈钢环件自由锻－辗扩工艺的生产实践

通过对不锈钢锻造特点的分析、设备选择及工艺参数的计算，对其环件进行自由锻－辗扩工艺生产实践，收到了较好的效果。     

大型钛环热辗扩成形轧辊尺寸效应及优化

在大型钛环热辗扩成形过程中,驱动辊半径R1与芯辊半径R2的比值R1/R2对变形区几何形状有重要影响,而后者对于获得高质量环件起着决定性的作用.本实验首先对变形区几何形状进行了解析描述,定量确定了其与R1/R2之间的关系;其次,基于动力显式FE程序ABAQUS/Explicit,建立了可靠的大型钛环热辗扩成形过程的热力耦合3D-FE模型;最后,采甩FE模拟方法,从变形区几何形状角度研究了该成形过程中R1/R2对环件成形质量的影响及机制.研究结果表明,存在R1/R2的一个优化取值范围.R1/R2在此范围内取值,能够获得端面质量良好、应变和温度分布较均匀的大型钛环.     

环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

环件辗扩中的咬入与滑动

本文研究了环件辗扩中的咬入与滑动,导出了辗扩中咬入压下量和前、后滑的计算公式,并给出了压下进给制度范围。根据文中的进给制度确定方法,制定了EQ140汽车后桥从动伞齿轮坯辗扩工艺的进给量。     

内法兰环件辗扩成形尺寸控制方法

尺寸控制是辗扩工艺应用于生产实际所必须解决的一个关键问题。对内法兰环件辗扩过程中的尺寸变化规律进行了研究,指出了现有辗扩设备中尺寸控制方法的不完善之处,建立了内法兰环件精辗位置在线预测的计算公式,给出了径向辗扩成形工件尺寸的控制方法。     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

大型环件轧制时偏心现象研究

针对在轧制过程中因环件的圆度误差超差而导致产品报废的问题,本文在环件轧制原理的基础上,从几何角度和力学角度详细地讨论了环件轧制偏心现象的原因,并针对这些原因,提出了加长抱辊的支撑杆,加大抱辊和环件之间的摩擦力,适当增大抱辊的直径或减小主辊直径的措施,取得了明显的效果。     

热辗环变形区边界速度有限元研究

通过几何方法分析了热辗环变形区范围,从理论上确定了轧制边界速度关系。通过三维有限元模拟变形过程,验证了热辗环变形区范围;得到了轧制过程中的金属流动速度趋势。     

热辗环变形区速度场规律有限元模拟

建立热辗环三维有限元模型。通过三维有限元模拟辗环轧制过程,得到了轧制过程中的变形区速度场分布以及金属流动规律;得出了芯辊进给速度和驱动辊角速度对于轧制速度的影响规律。对于合理制定辗环轧制工艺,改善辗环加工精度具有指导意义。     

热连轧冶金过程组织性能预报技术

本文简要介绍了热连轧冶金过程中组织性能预报技术的研究内容和研究方法以及该技术在工业生产中的应用和作用.     

大齿圈的锻造工艺

针对大齿圈在锻造生产中容易出现壁厚不均、折叠、椭圆、锥形、尺寸超差等质量问题,通过制定合理的锻造工艺,成功地生产出符合质量要求的大齿圈锻件。     

毛坯截面形状对L形截面异形环件轧制成形的影响

利用有限元软件对L型截面异形环件轧制工艺进行了研究,模拟了矩形、外斜度、内斜度三种不同形状的轧制毛坯轧制后,孔型填充和缺陷产生,结果表明:1)矩形截面轧制毛坯进行环轧后,孔型不能完全充满,且出现了一定程度的鱼尾和毛刺;2)内斜度轧制毛坯进行环轧后,孔型不能充满,且环件内圆处原有斜度不能完全消除,并出现了严重的毛刺;3)外斜度环件进行环轧后,孔型能够完全充满,且鱼尾和毛刺等缺陷较为轻微。工艺试制结果表明,该方案能够生产出合格的锻件。     

热轧工艺计划排程系统的研究

文章以本钢三热轧产线为背景,阐述热轧工艺计划排程系统的设计与实现,主要包括后台业务逻辑和前端应用程序的设计与实现。介绍了MES系统中的计划管理功能,主要包括轧制计划的编制、规程检查、优化以及轧制命令的管理等功能。     

大型环件轧制过程有限元模型的简化

针对大型环件有限元计算时间过长的问题,为了提高有限元模拟的效率,分别设计了环件轧制的不同有限元模型,用DEFORM-3D进行了计算,获得有限元模型和模拟精度之间的关系,提出了一种有限元模型的简化方法.在保证模拟精度的同时,得到了最佳的有限元模型.     

Al-Si系合金板材热轧工艺的研究

研究Al-Si系合金铸态高温性能，热轧过程的加热制度，热轧滚边工艺，确定了热轧工艺参数。