驱动辊转速对环件轧制工艺影响规律研究

针对环件轧制成形规律,以数值仿真和数学解析相结合的方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,建立弹塑性动态显式有限元模型,研究驱动辊转速对环件成形工艺的影响。研究表明,在环件轧制过程中,随着驱动辊转速的增加,每转进给量减小,外径部分金属轴向流动增加,环件自由端面形状系数FT增加,最大宽展系数增加,环件自由端面质量下降;在驱动辊转速增加过程中,轧制力和轧制力矩减小,对轧环机的力学性能要求降低。同时平均等效应变PEEQa增加,环件塑性变形程度增大,有利于提高环件力学性能,但同时变形不均匀程度也加大,内部质量缺陷的可能性增加。     

CuNi90/10铜合金高颈法兰精辗成形数值模拟与试验研究

高颈法兰的颈部高度和底盘外径大，采用锻造后机加工的方法制作生产效率较低。为提高生产效率，通过对现有辗环工艺进行分析，借助有限元软件建立了高颈法兰精辗模型，并对典型规格的外径Φ159 mm的高颈法兰轧制成形过程进行了仿真分析，研究了驱动辊转速、芯辊进给速度、毛坯形式对高颈法兰轧制成形过程的影响。结果表明：增加驱动辊转速与芯辊进给速度可以减少轧制缺陷，同时采用锥形内孔可以避免内孔产生蝶型缺陷。最终确定了法兰内孔形式为锥形内孔、驱动辊转速ω=5 rad·s^-1、芯辊径向进给速度V=3 mm·s^-1。最后设计配套模具进行试验验证，完成了典型规格高颈法兰的产品试制，验证了高颈法兰碾环成形工艺的可行性。     

基于锻坯的大型内台阶环件双件轧制

利用Gleeble-3500D热模拟实验机对Q345E钢进行单道次热压缩实验,建立起环件用钢的流变应力模型,在有限元模拟软件SIMUFACT中建立起大型锻坯内台阶环件双件轧制三维数值仿真模型,对大型内台阶环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,并对其可靠性进行了实验验证,研究了环件热轧过程中环件不同部位的等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。结果表明:轧制过程中环件的应变分布规律为,驱动辊、芯辊与环件台阶高度的应变、环件的棱角区的应变要明显大于环件其他部位的应变,且越靠近这些部位的应变越大,反映出整个环件轧制过程中变形区由成形辊与环件接触面部位和棱角处向环件内部逐渐扩展;环件的高温区域越来越来窄,且向环件内部集中,环件内部的温度要远远高于驱动辊和芯辊与环件接触部位的温度;轧制力与轧制力矩的变化规律为先增大后保持在一定范围内波动,最后逐渐下降。     

大型环件径轴向轧制成形仿真及试验研究

基于有限元分析软件Deform-3D建立了符合实际生产的316不锈钢环件热力耦合三维有限元模型.首先研究了径轴向环件轧制过程中的等效应变、温度场、轧制力能参数和金属流动速度场的变化规律;其次从环坯初始温度、驱动辊转速和芯辊进给速度三方面探讨了如何优选轧环机的问题;最后为验证本文模拟所得参数的可靠性进行了试验研究.将径轴...     

TB6钛合金筒形件强力旋压成形工艺模拟

建立了TB6钛合金筒形件旋压成形工艺模型，运用有限元软件对不同工艺参数下工件的变形过程进行了模拟，分析了工件在旋压过程中的受力和变形特性，并研究了减薄率(30%～45%)、变形温度(900～1050℃)、主轴转速(3～6 r·s^-1)和旋轮进给率(1.0～2.5 mm·s^-1)等工艺参数对旋压过程中等效应力、等效应变的影响规律。结果表明：变形温度和主轴转速对工件成形质量的影响较小，旋轮进给率和减薄率对成形质量的影响较大。随着旋轮进给率的增大，外径圆度精度呈V形分布；随着减薄率的增大，工件的最大等效应力和等效应变均随之增大。综合优选出的最佳的旋压工艺参数组合为：减薄率为30%、变形温度为1000℃、主轴转速为4 r·s^-1、旋轮进给率为2 mm·s^-1。     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。     

摩擦对异形环件热轧变形影响的有限元探讨

基于Simufact建立了大型异形截面环件辗扩成形过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了驱动辊、锥辊、芯辊摩擦系数对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律,结果表明,驱动辊摩擦系数与锥辊摩擦系数的增加均有利于外径的增加,而芯辊摩擦系数的增加则有利于内径的增加;驱动辊摩擦系数的增加会同时增加环件的径向与轴向轧制力;驱动辊摩擦系数的增加可以使环件内外表面等效应变更均匀,使变形更均匀,可以在一定程度上使塑性区更容易穿透环件壁厚。     

TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

外壁带凸台环件轧制成形规律

提出了一种外壁带凸台环件的新成形工艺方法，该方法实现了环件的连续成形，既能完成环件的扩径，还能在环件的外壁上成形高质量的凸台。利用ABAQUS有限元模拟软件，建立了外壁带凸台环件轧制成形有限元模型，并分析了轧制成形过程，探究了轧制过程中几何形状、等效应变、凸台高度、轧制力的演变规律，并通过试验验证了成形的可行性。结果表明：成形过程分为扩径阶段与凸台长大阶段，扩径阶段的形变与环件轧制相似，凸台长大阶段的形变与挤压相似；凸台长大阶段所需的轧制力远远大于扩径阶段，并且与进给量相关；凸台截面积对凸台高度的影响较大，而凸台形状对凸台高度几乎没有影响。     

芯辊直径对AZ31镁合金热轧环件的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了芯辊直径对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制性能的影响。结果表明,随着芯辊直径的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力和径向轧制力矩逐渐增大,轴向轧制力矩逐渐减小。     

开轧温度对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit软件建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了开轧温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着驱动辊转速的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,温度分布越来越不均匀;同时轧制力、轧制力矩逐渐减小。     

42CrMo环件轧制成形的数值模拟与分析

在Deform-3D平台下建立环件径-轴向轧制的三维有限元模型,结合理论研究和实际试验对42CrMo环件的轧制成形过程进行数值模拟与分析,并研究其轧制过程中的变形规律及成形情况,为轧制生产合格环件提供合理工艺。结果显示:42CrMo环件轧制成形的模拟结果和理论研究吻合,大变形区为环件外圈,内径扩大速度大于外径;等效应变值外圈大于内圈,中心最小,最大等效应变处于轴向端面的棱角处;环件温度外圈高于内圈,中心最高,端面棱角处最低;材料损伤最严重的部位为轴向端面,最大损伤值为0.645。对模拟结果进行理论验证和实际试验验证,环件尺寸的模拟值和理论值误差在5%以内,试验结果和模拟结果接近。     

发动机带轮冷辗扩成形规律

研究了汽车发动机带轮冷辗扩精确成形技术,应用Simufact软件进行了有限元模拟,研究了驱动辊转速和芯辊进给速度对汽车发动机带轮冷辗扩成形力能参数和成形质量的影响.在带轮的两道次冷辗扩中,增大驱动辊转速或降低芯辊进给速度可以有效降低轧制力;驱动辊转速为14 rad·s-1,芯辊进给速度为1.4 mm·s-1时,第1道次...     

台阶锥形环件冷辗压中等效塑性应变规律研究

针对航空发动机中台阶锥形环件,以ABAQUS软件为平台,建立三维模型,研究了轧制过程中的等效塑性应变PEEQ变化情况,并根据台阶锥形环件截面特征,对关键点的等效塑性应变进行了分析,分析结果有助于研究该类零件轧制过程中金属流动规律.进一步研究发现,等效塑性应变平均值PEEQa随着芯辊进给速度的增加而减小,随着驱动辊转速的增加而增加.     

热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明：热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与心部温差先增加后减小。接触压力在刚端与塑性交界面急剧增加然后降低,进入塑性变形区再次增加至前滑区降低,从入口端到出口端速度和等效应变呈近似S型增加,等效应力和等效应变速率整体变化趋势是先增加后降低。稳态轧制力随初始厚度、压下率和轧辊温度变化呈近似线性变化,随轧制速度增加呈指数增加。初始厚度增加加大了表面和心部变形速度差及等效应变和应变速率的不均匀分布。相比压下率较小时的压缩变形,随着压下率增加剪切变形量增大,且轧辊热量更易传递至心部,变形更均匀。当轧制速度较大时,表面和心部等效应力、等效应变与等效应变速率差值显著增加,不利于均匀性变形。     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

大型40Cr13环件径-轴向轧制进给曲线设计方法研究

为满足实际生产需求，保障环件在实际轧制过程中的稳定性及产品质量统一，根据大型40Cr13环件塑性变形特点，在传统轧制曲线的基础上规划了五段式轧制曲线，并根据实际生产经验提出了各阶段的芯辊进给量Δb_i,再结合环件咬入条件、锻透条件及环件直径增大速度等公式提出了各阶段芯辊进给速度V_i的计算方法，从而得出了五段式轧制曲线设计方法。选择实际订单要求尺寸设计了五段式轧制曲线，通过有限元模拟方式分析了轧制后环件精度、温度和应变分布，均能满足实际生产要求，从而验证了五段式轧制曲线的合理性。     

轧辊温度对AZ31镁合金热轧环件的影响

环件轧制是一种先进的近终成形技术,具有异步轧制、平辊轧制、多道次连续轧制、局部连续变形的特点。基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了轧辊温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着轧辊温度的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力、轧制力矩变化不明显。     

TBM盘形滚刀刀圈轧制成形数值模拟和试验研究

为了分析盘形滚刀在轧制过程中的变形特点,以17英寸TBM盘形滚刀刀圈为研究对象,依据环件轧制工艺理论,对轧制模具主辊、芯辊和锥辊的运动参数进行了设计;基于DEFORM-3D建立了滚刀刀圈轧制成形的有限元分析模型,模拟分析了刀圈在轧制成形过程中温度场、等效应变场、几何形状和轧制力的变化规律;基于设计的工艺参数和模拟结果,开展了刀圈轧制成形试验研究,验证了研究刀圈轧制成形工艺采用数值模拟方法的可靠性。结果表明:刀圈轧制结束时,其整体温度分布由刀圈芯部到外表面梯度递增,最高温度为1200℃,最低温度为1040℃,等效应变最大值为14.4,最小值为0.178。刀圈稳定轧制阶段,径向轧制力在5×10~5N左右波动,轴向轧制力在1.5×10~5N左右波动。     

芯辊进给速度对T形环约束轧制成形的影响

T形环在轧制成形过程中金属流动复杂,截面充填困难。本文利用有限元模拟软件ABAQUS对T形环约束轧制成形过程进行了模拟,得到了不同芯辊进给速度时T形环的等效应变分布、截面充填、轴向宽展以及轧制力变化规律,进而揭示了芯辊进给速度对T形环约束轧制成形的影响规律。