有限元模拟技术在主体锻造工艺设计中的应用

采用Forge 2D/3D锻造有限元模拟软件,模拟和分析了大型锻件主体的锻造环境和变形过程;讨论了锻件温度、模具设计、锻造设备等因素对锻件成形的影响;分析了锻造过程中锻件应力应变、金属流动规律、缺陷预防、金属流线、锻件最终几何形状等因素;确定了下料重量、锻造能量、锻造火次、模具设计等锻造工艺设计中的重要参数,为实际生产中锻造工艺的制定提供了依据。     

商用铝合金轮毂法兰盘锻造工艺研究及参数优化

针对商用铝合金轮毂法兰盘的结构特点对锻造工艺及模具结构进行改进,将预锻过程中上、下模设计成波浪形,使材料在锻造过程中流动更加顺畅,终锻过程中材料的变形更加均匀,利用simufact软件对锻件的锻造工艺进行有限元模拟分析,并以模具温度、坯料温度、上模下压速度、摩擦因数4个工艺参数为因素,以成形载荷为目标函数,建立正交试验,确定最佳工艺参数。经验证,改进模具结构和参数优化后锻压成形力降低了20%,为实际生产加工提供参考。     

一种车用法兰盘零件的锻造工艺研究及模具结构优化北大核心CSCD

为解决一种车用法兰盘零件传统制造工艺效率低、材料利用率低、生产成本高、产品使用性能差等问题,设计了一种3工位热模锻成形工艺,依次经预成形、预锻、终锻成形。为保证工艺质量,利用Deform-3D软件对法兰盘零件的成形过程进行了模拟,根据金属变形过程确定了工艺中的隐藏缺陷;对预锻模具结构进行了优化,提出了两种改进方案,同时依次进行了成形检验,并对比了改进后两种方案的终锻件的温度分布、预锻和终锻工位的锻造力及模具磨损情况。结果表明,改进后工艺可解决锻造缺陷,并且采用改进方案2,对法兰盘锻件质量的提高和模具寿命的延长更有帮助。最后,进行了法兰盘零件的热模锻试验,得到了符合预期的法兰盘零件,有效解决了目前面临的难题。     

薄壁件锻造成形工艺及数值模拟技术研究

分析了薄壁件的结构特点,对叶片类薄壁件的锻造成形工艺进行了研究;结合企业生产实际,分析了模锻工艺中的精密模锻的特点和方法,简述了叶片精锻件及模锻模具生产流程;介绍了叶片类薄壁件锻造成形数值模拟技术。采用有限元软件Deform-3D,实例模拟和分析了叶片类薄锻件锻造变形过程,详述了该软件的操作流程和分析方法,以期获得变形过程中的材料塑性变形行为、流动规律等,为叶片工艺及结构的参数选择和模具设计提供了参考。     

钛合金大型航空结构件等温锻造工艺设计

以飞机发动机机舱位置使用的钛合金加强框为研究对象,在分析加强框结构的基础上,确定锻造温度、模具材料及锻造设备,并通过DEFORM-3D软件,对加强框的等温闭式模锻成形过程进行模拟,通过模拟与分析,对坯料与工艺参数进行优化。最终得出结论:使用不等厚坯料,在锻造温度940℃,压下量为0.05 mm/s的条件下,锻件无缺陷、变形均匀、质量最佳。     

23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢模锻件锻造工艺研究

利用Gleeble- 1500热模拟试验机对23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢进行了热压缩试验,建立了材料流变应力模型,采用Deform 3D有限元软件对其模锻件锻造成形过程进行数值模拟,研究了不同工艺参数对锻件成形的影响.结果表明:适当增加变形温度,可有效降低材料的变形抗力,增强材料在模腔中的流动性；摩擦因子的减小,能够降低成形载荷,改善难变形区域的成形,使变形更为均匀；变形速率影响锻件的温升,其合理选择对锻件成形有一定影响.     

锻造过程优化设计目标的研究

本文以锻造过程为研究对象，对锻造过程优化设计常用的目标函数进行了分析与综合，给出了包括材料消耗、终锻力、变形能、锻件质量等研究指标的目标函数，并对锻造过程的多目标优化设计的目标函数的组合形式进行了研究，提出了一个同时以获得净形锻造和变形均匀锻件为目标的多目标优化设计的目标函数的表示形式，最后给出了一个以实现净形锻造为优化设计目标的预成形模具形状优化设计的实例。     

基于数值模拟评价刮板锻造工艺的研究

以运输机刮板锻造工艺为研究对象,通过数值模拟研究了变形、热传导、变形生热、摩擦生热和磨损等因素对体积成形的影响,建立了成形过程中多因素动态耦合仿真模型。应用Archard模型分析了模具在复杂多因素耦合情况下的磨损,预测了单次磨损的深度分布,为间接预测模具寿命提供了依据。分析了锻造成形后的模具及锻件温度场分布、成形载荷等,为评价刮板热塑性成形工艺提供了理论依据。     

LD5高筋薄壁锻件的预变形等温锻造研究

研究了LD5铝合金等温锻造成形高筋薄壁锻件的工艺特性。结果表明，在较低温度下的预变形毛坯，在再结晶温度以上进行锻造，将发生回复和再结晶，并使晶粒细化，从而达到降低变形抗力、提高塑性、改善充填性的目的。扩展了LD5成形复杂高筋薄壁锻件的应用范围。     

铝合金筒形机匣等温锻造模设计

等温锻造方法可有效解决复杂形状的铝合金锻件成形难问题.铝合金筒形机匣是某机型的关键零件,但现有锻造方法较为繁琐,通常为两步法,锻造过程中需要更换凸模,并且成本相对较高.本文在现有锻造方案基础上对筒形机匣的等温锻造模具进行优化改进,应用组合凹模并提出多层水平分模面方案,首次制定出合理的一步成形闭式等温锻造方案,利用DEFORM-3D软件对该成形方案进行数值模拟,获得了较为优化的工艺参数,模拟锻件成形良好,达到了理想效果,为机匣锻件的一步成形工艺提供理论支撑.     

矩形截面件径向锻造工艺优化

对于矩形截面件径向锻造问题,目前尚没有相应的锻造载荷、锻造功率和锻件质量相关的计算模型,以及工艺规划的标准。根据径向锻造变形特点,将平面变形条件下锻造载荷公式推广到矩形截面件锻造载荷计算,将预测圆截面件径向锻造锻透率的三角形法则推广到矩形截面件并进行了修正,提出一种锻造功率计算模型,计算误差都在10%左右。然后采用多目标加权的方法,将锻造效率、锻件质量和锻造载荷模型转化成单一的优化目标函数,对道次、压下率和送进率等工艺参数进行优化;同时,采用4个工艺实例验证了工艺优化算法的优化和评估能力,并最终将工艺优化算法写入软件,应用到径向锻造自动化生产过程。     

TC4钛合金锻造工艺参数的分析及优化

为了解决TC4在锻造过程中易出现裂纹的问题,采用数值模拟对不同锻造工艺参数下变形速率、变形温度以及变形量对锻件损伤值的影响进行研究.结果 表明,在变形温度1000℃和变形量50％时,变形速率低于或高于2 mm/s都有助于减小锻件损伤值.通过正交试验中的方差和极差分析,确定了工艺参数对锻件的显著性影响程度,并得出较优的锻...     

高温合金涡轮盘锻造工艺

航空航天发动机涡轮盘材料GH4133B是一种特殊的镍基高温合金新材料,该材料锻造成形时塑性低、变形抗力特别大、可锻温度范围窄、导热性差,且锻件的晶粒尺寸不能通过热处理细化,所以要满足锻件的内在质量要求,必须制定合理的工艺路线.本文从材料的化学成分、锻造工艺、模具设计和生产试制等方面介绍了涡轮盘的生产过程.其中,为了满足对锻造加热火次和每火次的锻造变形量的控制,提出了锻坯准备、表面清理、表面涂料、加热、刻标记和检验的新工艺路线.经验证通过热处理固溶、时效后的涡轮盘锻件,其力学性能完全达到使用要求,并且已批量生产,效果良好.     

等温锻造技术及应用

等温模锻技术是在传统模锻工艺基础上发展起来的一项新工艺．与普通模锻技术不同．它是将模具和坯料均加热到锻造温度．并使坯料在变形过程中保持温度不变。该技术可以显著改善坯料的塑性和流动能力．主要应用于航天、航空工业中的钛合金、高温合金、铝合金和镁合金锻件．以及新材料难变形合金锻件的精密成形。     

结合齿预锻件的精密锻造成形工艺探讨

汽车变速箱的结合齿精密锻造成形工艺是汽车零部件的一种新型制造工艺。为了解决热锻预成形时锻件定位凹槽对齿形充填及金属折叠的影响,应用数值模拟软件对结合齿精密锻造的预锻件成形工艺进行模拟研究。通过优化预锻工序模具的关键参数来降低终锻工序的载荷,使终锻工序载荷由28546 k N降到21883 k N。并进行了结合齿的热锻成形试验,试验结果表明,优化工艺参数后改善了结合齿锻件的充填质量并避免了折叠缺陷,试验结果与模拟结果相吻合,证明了该新工艺在实际应用中的可行性。     

基于数值仿真的Ti-47at.%Al合金等温锻造工艺分析

根据Ti-47.at%Al合金的高温流变曲线确定了其本构模型,并利用Deform2D仿真软件对Ti-47at.%Al合金V型件的等温锻造过程进行了模拟,研究了工艺参数对成形过程的影响。结果表明:Ti-47at.%Al合金等温锻造成型工艺需在一定范围内降低锻造速度、摩擦系数,提高变形温度,以有效提高成形质量,减少裂纹。     

锻造成形微观组织优化建模及应用

以锻件晶粒度分布的均匀性与细小化为目标,建立了锻造变形过程的微观组织演变模型,并给出了优化目标函数表达式。采用刚塑性有限元和遗传优化算法相结合,开发了微观组织模拟与优化软件,并对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化。优化结果表明,影响变形均匀性的摩擦因素显著影响成形后的微观组织晶粒度的分布均匀性和细小化,同时对其它工艺因素的优化也能一定程度地实现对最终锻件组织均匀和细小化的控制。研究结果表明,在有限元数值模拟基础上建立微观遗传优化算法,能够对锻造等金属体积成形过程中的工艺参数与材料状态参数等实施优化,以达到通过控制成形工艺因素来优化微观组织,而实现提高产品性能的目的。     

喷射成形超高强度铝合金构件等温锻造模具设计与工艺研究

随着航空航天工业的发展,对航空零件的材料和其成形工艺的要求越来越高,而喷射成形超高强度铝合金材料因其性能优良和价格低廉的特点而广泛应用于制造航空部件。在已有的喷射成形超高强度铝合金坯料的基础上,主要研究其等温锻造模具的设计以及等温锻造工艺对锻件质量的影响,并利用Deform软件模拟了航空用端盖锻件的锻造过程,对比3种模具锻造所得锻件性能,获得了锻件的最佳锻造温度、模具的最佳预热温度、以及成形压力等工艺参数,并通过实际的锻造试验进行了验证。     

GH4169合金小余量小尺寸静子叶片锻造工艺及显微组织控制

针对GH4169合金叶片锻件粗晶、混晶等晶粒组织不合格问题,以某压气机小余量小尺寸静子叶片锻件为研究对象,首先分析锻件结构,确定锻造工艺路线,然后通过选取2种规格坯料、5个变形量、4个锻造温度来组成12组试验,探究变形量、锻造温度对组织的影响以及演化规律,同时对选取的保温时间、锻造火次的稳定性进行分析,得到合理锻造工艺参数。研究表明,变形量在35%~45%内可获得均匀的组织,但对晶粒度大小无明显影响;温度是影响晶粒度的主要因素,大于1000℃时叶身晶粒粗化现象明显,在990~1000℃之间叶身可获得细腻、均匀的组织;预锻时组织已成形稳定,终锻无明显变化,在选取的保温时间内组织稳定;在变形量40%及锻造温度990℃下获得的叶片锻件具有优良的综合力学性能及细晶组织,均高于标准要求。     

钛合金膜板类锻件热模锻造成形技术研究

针对典型的钛合金膜板类锻件(外径为φ60 mm),设计了锻造成形模具及局部加载模具并进行了局部加载锻造工艺改进试验.通过局部加载方法控制坯料金属的流动方向和距离,避免产生折迭、充不满等缺陷.结果表明,局部加载成形技术可以有效地控制金属的变形流动,膜板类锻件的成形质量和材料利用率明显提高,锻件性能满足设计要求.