铝合金旋转盘锻件等温精密成形工艺研究

为选择合适的等温精密成形工艺,获得综合性能优良的铝合金旋转盘锻件,采用有限元法模拟分析了两种不同坯料条件下旋转盘锻件等温精密成形时的金属流动规律,并通过镦粗、预锻制坯和终锻工艺成形出了外形完美、综合性能优良的铝合金旋转盘锻件。结果表明:采用环形坯料成形时金属主要沿径向充填模膛,易产生充不满缺陷,而采用五角形坯料则使金属材料主要沿轴向充填模膛,可以预防该类缺陷的发生。虽然环形坯料在分模面的投影面积较五角形坯料的小,成形时所需载荷却大得多。因此,五角形坯料是等温精密成形旋转盘锻件的最佳坯料方案。     

内花键轴热挤压成形的数值模拟分析

根据内花键轴零件的形状尺寸特点,分析内花键轴成形的工艺方式,运用有限元软件DEFORM-3D对内花键轴热挤压成形过程进行数值模拟,对成形过程中凸模的载荷-行程曲线和挤压件温度场进行分析,并研究坯料加预热温度和挤压速度对挤压力的影响,分析得到坯料的最佳加热温度范围为1100℃~1200℃,最合理的挤压速度为10mm/s左右,为同类零件的加工及生产提供理论依据。     

TC11钛合金叶轮等温锻造过程三维有限元模拟

设计了不同的TC11钛合金叶轮精密成形方案及模具装置,采用三维有限元程序DEFORM-3D对叶轮的等温成形过程进行数值模拟,研究了成形方案、模具结构和坯料形状等因素对成形过程中金属流动规律的影响,给出了不同压下量下锻件内部应力、应变分布情况及不同方案下载荷比较.研究结果表明:采用等温成形技术可整体精密成形出带径向扭曲叶片的叶轮类锻件;采用较细的圆柱形坯料成形可有效地提高金属充填模腔的能力并降低成形所需载荷.模拟结果与实验相符,可有效指导实际生产工艺的制定.     

氮气弹簧缸筒热反挤压凸模结构对挤压成形力的影响

氮气弹簧缸筒的常用加工方式为机加工,为了提高材料利用率和生产效率、增强成形工件的性能,设计了一种热反挤压工艺以加工氮气弹簧缸筒。使用DEFORM11.0软件进行数值模拟,分析了坯料初始温度对成形结果的影响以及凸模结构对成形载荷的影响,设计了工艺过程并加工了挤压模具。采用热反挤压工艺加工的氮气弹簧缸筒的材料利用率为80.8%,相比机加工提高了47.6%,生产效率相比机加工提高了50%,取得了显著经济效益。结果表明,随着坯料初始温度的升高,成形载荷减小;随着凸模工作带高度以及凸模斜度的增大,成形载荷增大;当坯料初始温度为1200℃且凸模工作带高度为5 mm时,最大成形载荷为1652 kN,采用热挤压模具在2000 kN液压机上能够成形出符合设计要求的工件。     

铝合金圆锥形零件粘性介质温成形研究

采用热力耦合有限元数值模拟方法对铝合金圆锥形零件粘性介质温成形过程进行了模拟分析,研究了成形过程粘性介质和板材的温度分布、不同温度条件下成形零件壁厚分布、成形载荷等.结果表明,圆锥形零件的底部圆角区域为成形危险区域.非等温粘性介质温成形过程中,在粘性介质内部形成的非均匀温度场影响了板材的温度分布.当粘性介质温度略低于板材温度时,坯料中心区域温度较低,有利于延迟底部圆角成形时的破裂,提高了零件壁厚的均匀性.分别进行了室温和加热时铝合金圆锥形零件粘性介质压力成形试验,试验结果与数值模拟具有相同的规律.     

FGH96合金盘件等温锻造温度的优化设计

FGH96合金属于难变形材料,采用等温锻造成形是其最佳成形工艺。等温锻造时模具长时间处于高温状态,由于模具十分昂贵,最佳的成形温度必须综合考虑温度对材料的成形性能和模具强度及寿命的影响。通过对等温成形过程坯料和模具的热力耦合有限元模拟,获得了FGH96合金等温锻造温度范围内模具型腔表面等效应力峰值、模具材料屈服极限、强度极限随温度的变化规律。根据模腔上的等效应力峰值最大程度地小于模具材料的屈服极限的原则,确定出FGH96合金最佳等温成形温度为1050℃左右。应用于实际生产,取得了良好的效果。     

基于数值模拟的铝合金四通管双向挤压精密成形工艺优化

针对四通管传统成形工艺的不足,提出一种铝合金四通管的双向挤压精密成形工艺。首先,根据铝合金四通管双向挤压精密成形工艺的原理,在三维软件SolidWorks中建立坯料和成形工具的三维模型,将其导入Deform-3D中建立数值模拟的有限元模型,进行初步模拟分析。然后,根据文献调研和初步模拟分析结果确定影响零件成形质量的主要因素为坯料温度、挤压速度和模具预热温度。采用正交试验方法对铝合金四通管双向挤压精密成形工艺进行试验设计,以坯料温度、挤压速度和模具预热温度作为试验因素,以最大等效应力和最大冲头载荷作为优化目标,利用Isight软件建立了响应面近似模型并求解得到铝合金四通管双向挤压精密成形最优的工艺参数组合为：坯料温度为374℃、挤压速度为5 mm·s^-1、模具预热温度为281℃。最后,采用优化的参数组合进行模拟验证,得到优化后的四通管零件无成形缺陷,且其最大等效应力和最大冲头载荷与多目标优化结果的误差小于3%。模拟结果表明,所提的四通管双向挤压精密成形工艺可行,可有效提高四通管的生产效率和材料利用率。     

钛合金常规挤压时冷硬层对成形过程的影响

钛合金常规挤压时表面存在很厚的冷硬层,导致挤压抗力急剧升高,严重影响坯料成形.通过TC4杯形件常规挤压研究了该条件下钛合金表面冷硬层性质以及对成形过程的影响,分析了影响冷硬层形成的关键因素及机理.通过采用DEFORM-3D软件模拟分析了常规挤压状态下冷硬层对挤压件形状、应力、应变、载荷等的影响.模拟结果表明,当界面传热系数为11,摩擦系数为0.7时,坯料存在约3 mm、温度约为500℃的冷硬层.实验结果表明,在没有充分润滑和保温的常规挤压条件下凸模易断裂.TC4杯形件在常规挤压条件下成形,必须保证坯料有良好的润滑和保温,可以采用等温挤压、包套挤压或者热模挤压来消除或者减少成形过程的冷硬层.     

电阻连续加热成形过程电热力耦合有限元模拟分析

利用有限元方法,建立了轴对称的电-热-力耦合有限元模型,实现了电-热耦合与热-力耦合的顺序模拟。以42CrMo4钢圆柱体在电阻连续加热情况下的热镦成形过程为例对模型进行验证。结果表明,模拟所得坯料温度及载荷变化与试验结果一致。电阻连续加热成形过程中坯料温度急剧下降主要由于成形过程中坯料电阻的下降,而坯料温度下降也导致成形载荷迅速增加。     

7075铝合金三通阀多向加载成形过程模拟

采用刚粘塑性有限元法对7075铝合金三通阀多向加载成形过程进行了数值模拟,研究了凹模圆角、坯料初始温度、加载速度、模具预热温度对成形过程和成形质量的影响。结果表明,适当增大凹模圆角有利于成形载荷的降低和提高变形的均匀性;坯料初始温度的提高可使成形载荷减小,但过高会引起坯料局部区域温升过高,超过7075铝合金中起强化作用的共晶熔点温度;加载速度高于10 mm/s时,对成形载荷影响不大,但当高于20 mm/s时会引起坯料局部温度超出7075铝合金的热塑性成形温度范围。     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

工艺参数对钛合金叶片精锻中微观组织的影响

以叶片中的一类重要叶片——钛合金单榫头叶片为研究对象，利用自主开发的并经实验验证的叶片精锻三维有限元变形．传热一微观组织演变耦合模拟系统对其精锻过程进行了模拟，研究了不同工艺参数下叶身典型截面锻后微观组织的分布规律。结果表明：随着变形温度的升高，晶粒尺寸和β相体积分数增大；随着变形速度的增大，晶粒尺寸和β相体积分数相应增大；随着模具温度的升高，晶粒尺寸分布的均匀性提高：而摩擦条件对晶粒尺寸和β相体积分数的影响不显著。     

5A06铝合金复杂盒形件等温锻造工艺研究

针对5A06铝合金复杂盒型件,利用有限元分析软件Deform,确定了先预成形后终成形的等温锻造成形工艺方案。并通过逆向补偿方法设计了预成形及终成形模具。在20 MN锻压机上,先将铝合金板材预锻成预制坯,然后再等温终锻。等温锻造工艺中,模具温度为(450±10)℃,5A06铝合金预制坯温度为(465±10)℃,成形时最大挤压力为14000 k N。等温锻造试验表明;Deform有限元分析对等温锻造成形工艺研究具有较强的指导意义,采用先预成形后终锻成形工艺能大大提高锻件成形质量;此外,5A06铝合金等温锻造盒型件相较于机械加工盒型件,抗拉强度Rm提高到350 MPa,伸长率A提高到25%。     

Precision forging technologies for magnesium alloy bracket and wheel

Fundamental investigations on precision forging technology of magnesium alloys were studied.As-cast billet prestraining and a new concept of hollow billet were proposed in order to reduce the maximum forming load.A schcme of isothermal forming and the use of combined female dies were adopted,which can improve the die filling capacity and ensure the manufacture of high quality forgings.By means of the developed technique,AZ80 alloy wheel and AZ31 alloy bracket were produced successfully at suitable proces...     

汽车发电机爪极闭式一火两锻成形工艺研究

在对汽车发电机爪极零件结构分析的基础上,提出了基于结构拆分的爪极闭式一火两锻成形工艺和对应的模具,该工艺先径向墩挤成形出爪极基座部分,然后再反挤出爪齿和中间凸台.利用Deform- 3D建立了工艺过程的热力耦合有限元分析模型,并得到了成形过程中坯料形状变化、材料流动和成形载荷等情况.结果表明:该工艺能够获得齿形充填完好...     

工艺参数对TC4合金航空发动机叶片精锻残余应力的影响

为获悉叶片精锻残余应力的分布情况,利用Simufact. Forming软件对TC4合金航空发动机叶片精锻过程进行了数值模拟研究。通过X射线衍射技术对叶片实体表层残余应力进行了测量,并与数值模拟结果进行对比,验证了有限元模型的合理性。通过设计正交试验优化了叶片精锻工艺,最终得到了最优工艺参数组合及不同工艺参数对叶片精锻残余应力的影响趋势。研究结果表明:航空发动机精锻叶片的残余应力主要集中在表层,当工艺性较差时,叶片前缘头、后缘头附近的高残余应力区域范围较大,开裂的风险系数较高;模具温度对叶片精锻残余应力的影响最大,上模速度、坯料温度、摩擦因子对其影响依次减小;在上模速度为40 mm·s-1、坯料温度为960℃、模具温度为300℃、摩擦因子为0. 1的情况下,可以得到较小的叶片精锻残余应力。     

航空叶片精锻模具优化设计

针对我国航空叶片精锻模具设计效率低、某些设计参数确定困难等问题。在对航空叶片精锻工艺技术分析的基础上,开发了参数化CAD模锻系统,实现了航空叶片精锻模具及锻坯的自动化生成,提高了叶片模具设计自动化水平;运用Deform-3D软件对整个精锻工艺过程进行模拟仿真,分析了不同设计参数下锻件与模具的应力分布、横向错模力、模具磨损等,得出了有益于叶片成形和延长模具寿命的设计参数,并对其参数设计规则进行了优化;进行了锻造实验,分析了锻件的几何尺寸精度,为航空叶片精锻模具设计参数选择提供了理论指导。     

基于有限元法的三通管接头多向模锻成形仿真与优化

针对三通管接头在模锻成形中易出现破裂、材料折叠、冲头载荷大等问题,研究了冲头速度、坯料初始温度、摩擦系数对锻件模锻质量的影响.通过Deform软件,研究了水平冲头和垂直冲头等速进给、水平冲头和垂直冲头差速进给、水平冲头进给而垂直冲头不运动3种工艺条件下锻件的成形规律,并基于上述最佳工艺,研究了坯料初始温度对模锻过程中温...     

轿车直齿圆锥齿轮冷精锻试验研究

根据某轿车行星齿轮零件设计了冷精锻工艺。分析了几种轿车直齿圆锥齿轮冷精锻模具结构以及两种坯料形状对成形的影响，得到了冷精锻轿车直齿圆锥齿轮过程中工艺参数和模具结构对零件成形的影响规律，解决了冷精锻齿轮工艺中的一些问题。     

TC6合金等温锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

通过引入一个与微观组织相关的函数对稳态流动应力模型进行修正,建立了金属材料高温变形时的稳态流动应力模型.并将该耦合微观组织参数的流动应力模型写入有限元程序中,模拟了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的变化.研究了变形工艺参数(压下量,变形温度,变形速度和摩擦因子)对零件内部初生α相晶粒尺寸的影响.