基于计算机模拟的安全阀阀体多向模锻精密成形工艺北大核心CSCD

以安全阀阀体为研究对象,根据其结构特征,提出了多向模锻精密成形工艺方案。通过数值模拟技术,分析了安全阀阀体的成形过程,研究了不同凸模结构对安全阀阀体成形的影响。结果发现,采用复合凸模结构时材料流动更合理,而采用单一凸模结构容易出现材料折叠缺陷。而后,基于复合凸模结构,研究了左右复合凸模的不同加载速度比对多向模锻精密成形过程的影响,并从安全阀阀体锻后的等效应变分布、温度分布、各凸模最大受力情况以及最小合模力等方面进行了对比分析。结果表明:当左右复合凸模的加载速度比为1.76∶1时,安全阀阀体锻后的等效应变及温度分布更为均匀,安全阀阀体成形效果更好,同时各凸模最大受力及最小合模力也更小,更益于延长模具的使用寿命。     

基于一种预制坯形状下铁座多向锻造成形缺陷分析

设计了某预制坯形状下的铁座多向锻造成形工艺,通过工业试验得到了铁座样件,针对铁座零件在多向锻造成形过程中产生的折叠、毛刺等缺陷的产生原因进行了分析。通过建立有限元模型,选择合理的模拟参数,采用Deform体积成形软件对铁座多向锻造成形工艺过程进行数值模拟,并结合Deform软件后处理中的点跟踪功能对成形过程中金属的流动规律进行了有限元分析。结果表明:铁座样件粗大毛刺产生的根本原因是试验模具结构设计不合理导致的成形上模合模力剧增,增加量高达3776.82 k N,成形载荷超出了设备的能力范围,使模具在成形过程中未完全打靠;铁座折叠缺陷产生的临界压下量为14 mm,试验过程中9 mm的压下量不足以产生折叠缺陷,折叠缺陷产生的根本原因是热态下铁座预制坯两侧体积块与上模的初始装配间隙过小,上模下行与预制坯一接触便产生了干涉。针对铁座样件缺陷产生原因的分析提出了解决方案,并在模拟条件下得到了成形良好的铁座锻件,验证了预制坯形状的合理性及成形工艺的可行性。     

基于Oyane准则的三通阀体横向法兰热成形起裂分析

针对石油管道中关键的AISI-5140三通阀体多向加载过程中起裂问题,建立了多向加载成形的热力耦合刚粘塑性三维有限元模型,通过改变多组凸模加载顺序,选择合适的三通阀体多向模锻的加载路径,确定了上凸模先工作、水平凸模后工作的加载工艺。针对三通阀体成形缺陷中突出的横向法兰热锻起裂缺陷现象,采用体积成形Oyane断裂准则,设计虚拟正交试验,对阀体成形过程中的开裂进行预测,研究成形过程中加载速度、加载温度、摩擦因子等因素对缺陷形成影响。模拟结果表明,成形末期阀体横向法兰端下缘是材料起裂危险区域,法兰端起裂趋势随着摩擦因子的增大而增大,随着凸模加载速度和坯料初锻温度的增大而减小。试验结果表明,合理的加载顺序和工艺参数可以有效提高三通阀体的成形质量。     

套管头锻件多向模锻工艺分析

针对单法兰套管头锻件中空、法兰大难成形的特点,对套管头多向模锻的成形过程进行了模拟,分析了坯料尺寸和加载顺序对模锻件成形质量的影响。确定了合理的坯料高径比、上下冲头和上盖板加载曲线,获得了流线顺畅的套管头多向模锻件,可有效地避免折叠、充不满和毛刺缺陷。     

四通阀多向加载成形参数影响模拟分析

采用有限元方法研究多向加载成形,对1045钢、7075铝合金两种典型材料的四通阀多向加载成形过程进行了数值模拟.研究了加载路径、成形材料、模具预热温度、凸模加载速度等因素对四通阀多向加载成形过程的影响.结果表明,调整加载路径可降低合模力并改善凸模受力不均;不合理的加载路径可导致碳钢材料四通阀锻件中出现微裂纹,在本文实验条件下加载路径对铝合金锻件中损伤的影响可忽略;对于碳钢材料的四通阀成形,可不预热模具.     

高温高压阀体的多向模锻技术研究

为使火电机组阀体满足高蒸汽参数下的技术性能要求,进行了高温高压阀体的多向模锻研究。介绍了多向模锻工艺的特点,以火电机组3吋闸阀阀体的多向模锻为例,阐述了制定多向模锻工艺的原则与方法,设计了3吋闸阀阀体的多向模锻模具,采用数值计算方法,研究了多向模锻技术特有的模具动作顺序对成形载荷的影响,得到了模具动作顺序对合模力、垂直冲头压入载荷、水平冲头压入载荷以及模具温度场的影响规律。在40MN多向模锻液压机上进行了3吋闸阀阀体的多向模锻成形试验,获得了尺寸合格的锻件,按技术要求,对3吋闸阀阀体进行了力学性能与纤维流线检验,结果表明:远优于阀体技术要求的指标。     

三通阀体多向模锻工艺研究及有限元分析

针对40Cr合金钢阀体生产效率低、材料利用率低、性能差、寿命短等问题,提出了采用多向模锻工艺来成形阀体.首先,根据阀体结构特征设计了3种成形工艺方案,并分析了各方案冲头的加载方式;其次,通过CAE分析软件Deform-3D完成了各方案的有限元建模,并进行了数值仿真,分析比较了各方案的锻件成形过程、锻件成形质量、锻件温度...     

空排止回阀阀体多向模锻工艺分析

针对空排止回阀阀体的结构特点设计了多向模锻成形方案,对其成形过程进行了数值模拟,分析了模具加载方式对锻件成形质量的影响,确定了合理的工艺参数,优化了成形工艺方案,以期能为实际生产提供理论指导。     

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。     

多向挤压模具及三通件的成形流动分析

利用有限元分析软件MscMarc来模拟三通阀体零件多向主动加载成形过程。通过对多向同步加载、多向分步加载、多向顺序加载等3种不同成形方式的金属流线,以及加载过程中挤压力曲线的比较,得出了多向分步加载时挤压力曲线平滑,对模具损伤较小,而且不会出现金属折叠,为最佳的加载工艺方案。详细论述了多向分步加载时金属的流动规律,即首先向右方向的凸模1与凹模间的间隙流入,随后才向凸模2与凹模间半圆柱形凸起的空腔流入。     

不等径阀体的多向模锻生产工艺

针对一种不等径阀体的几何特点和性能要求,设计了两种多向模锻成形方案。采用Deform-3D有限元模拟软件对两种方案的成形过程进行了模拟,在锻件成形载荷、温度场、等效应变场、成形质量方面进行了对比分析。模拟结果表明,两种成形工艺对锻件成形载荷、温度场及等效应变场影响不大,但对锻件成形质量有显著影响,方案1成形锻件存在端面折叠及纵向飞边缺陷,方案2锻件成形质量良好。因此,根据模拟分析将方案2在40 MN多向模锻生产线上进行生产验证。结果显示,金属材料流动性好,锻件填充饱满,锻件3个法兰面和凸台面的成形质量良好,无折叠、纵向飞边等缺陷,与模拟分析结果吻合。     

枝杈类壳体零件多向主动加载成形模具结构参数优化

采用多向主动加载成形枝杈类壳体零件具有很大的优越性,但是最大的困难就是产生飞边。该文开发了一种曲面分模型式的凹模,并通过对主动加载模具的结构参数(凸体的长度、宽度以及凹模下部锥度)进行优化,分析了各自变化条件下飞边产生的情况和各自变形的均匀程度。并结合模拟的充填情况得到了最优的模具结构参数和此类模具结构的设计准则,为多向主动加载,以及模锻过程中减小飞边甚至避免产生飞边提供了理论依据。     

6061铝合金深孔连接锻件模锻成形模拟研究

针对某深孔连接锻件用材料6061铝合金,进行热压缩试验,获得不同应变速率和温度下的流变应力曲线,并通过数据拟合得到该合金流变应力方程;基于DEFORM-3D有限元软件对6061铝合金深孔连接锻件折叠缺陷进行模锻模拟分析。模拟结果表明,锻件成形过程形成弯曲弧面,从而造成金属压缩折叠。通过对原始坯料形状进行改进,即增加预锻,解决了折叠缺陷问题;同时对原始模具结构进行改进,即增加飞边槽,使金属更容易充满模腔;分析优化坯料温度、模具预热温度、摩擦因子等对锻件成形的影响,从而确立较佳的变形参数。试验验证结果表明,锻件成形质量较好,模拟优化较合理。     

汽轮机导叶片多向模锻制坯工艺技术研究

对汽轮机导叶片的制坯工艺进行了对比分析。自由锻制坯存在一致性差、表面棱角多、微裂纹等缺陷;锤上模锻制坯成形质量较好,但材料利用率较低、生产成本较高;多向模锻制坯成形质量最优、材料利用率最高。为深入研究多向模锻制坯工艺技术,本文运用数值模拟技术直观分析多向模锻制坯工艺过程,坯料与模具温度场、应力场、受力变化等。通过模拟分析预测生产中存在的问题,从而采取相应措施预防缺陷的产生,提高产品质量。经生产试验证明多向模锻制坯工艺技术极大提高了制坯质量和生产效率,解决了传统自由锻开坯方式存在的问题。     

数值模拟技术在汽轮机叶片模锻成形中的应用

有许多因素影响汽轮机叶片的模锻生产质量,例如,材料性质、毛坯外形及尺寸、模锻方式及工艺、模腔结构与锻压设备等.本文针对某汽轮机叶片的模锻生产,应用数值模拟技术,分析和探讨了改进模锻工艺、提高产品质量、防止模具过早失效的途径.模拟结果与生产实践表明:在保证坯料金属完全充满模腔并压实的前提下,适当减少锤击次数,既能降低模具损坏几率,又可节约锻打能源;尽量采用较大的过渡圆角半径,以便抑制模锻叶片根部折叠等缺陷的产生;界面润滑有利于模锻叶片成形;模具型腔局部高温和高应力的交互作用是造成模具过早失效的重要原因.     

铜合金三通多向加载挤压成形工艺数值模拟与试验

利用有限元分析软件MSC-Superform模拟铜合金三通多向加载方式的成形过程。通过对多向同步、分步、顺序加载3种不同成形方式的模拟,得出了多向分步加载成形为较佳的工艺方案。根据模拟的工艺参数进行试验,验证了铜合金三通成形工艺参数、模具结构的正确性及可行性,可为类似零件的成形提供参考。     

复杂阀体的闭式多向模锻工艺

介绍了一种较为复杂的两端不对称、侧壁有凸台的复杂阀体多向模锻工艺,包括从原材料快速加热、制坯、去氧化皮、模锻、冲孔以及锻件输送、模具冷却润滑等整套工艺流程。通过数值模拟,对阀体在多向模锻中的关键工序进行有限元分析,寻找最佳的成形方案,再通过实际生产验证,对数值模拟的结果做进一步验证及修正。实际产出的阀体锻件完全符合设计要求,且其金属流线连续完整,整体力学性能较以往工艺有较大提高。整套工艺可节省约80%的劳动及约70%的后续金属切削余量。     

三通阀体零件多向主动加载成形过程数值模拟

利用有限元分析软件Msc.marc来模拟三通阀体零件多向主动加载成形过程.通过对多向主动加载、多向分步加载、多向顺序加载三种不同成形方式的时间-速度图、等效应变云图以及加载过程中做功、挤压力曲线的比较.得出多向分步加载时挤压力曲线平滑,对模具损伤较小,而且不会出现金属折叠,为最佳的工艺方案.通过速度矢量图论述了多向分步加载时金属的流动规律.     

差压计模锻成形工艺方案分析

根据差压计锻件形状特点,详细分析了锻件采用可分凹模多向闭塞精密模锻工艺方案的可行性.差压计锻件可以采用普通开式模锻成形和可分凹模多向闭塞精密模锻成形.开式模锻工艺简单,但是需要制坯,工艺流程长,材料利用率低.可分凹模多向闭塞精密模锻能一步顺利成形锻件,产品质量高,工艺稳定,材料利用率可提高20%～30%,但是若在普通模锻设备上生产,模具结构复杂;专用多向模锻设备通用性低;在大批量生产时,采用专用设备生产效益好.本文用塑性成形模拟软件Deform-3D对多向闭塞精密模锻进行了模拟分析,验证了该工艺方案的可行性.     

协同创新研发多向模锻技术

多向模锻是在多向模锻液压机上进行分模模锻的一种锻造技术,与普通模锻及分模模锻相比,它具有以下特点:(1)能使结构形状复杂锻件成形,显著提高材料利用率和减少机械加工工时;(2)有助于提高零件的力学性能;(3)模具结构简单,使用寿命长,制造成本低,使用维护方便,模具冷却与润滑效果好. 由于多向模锻具有以上特点,因此被广泛用于航空、汽车拖拉机制造、原子能工业等行业中,其中有关中空架体、活塞、轴类、筒形件、大型阀体、管接头、飞机起落架、发动机机匣、盘轴组合件等锻件,已开始采用多向模锻的工艺进行生产.