航空矩形环径向轧制芯辊进给曲线工程化设计北大核心CSCD

为满足航空环形锻件批量制造过程稳定性及制造产品质量一致性的要求,同时为了满足轧制过程精细化设计及产品自动轧制生产的需要,根据航空环形锻件轧制生产控制特点及实际生产经验,将芯辊径向进给曲线规划为5段折线的进给曲线,构建了径向轧制进给位移方程组{ΔH=f(v_(i),Δt_(i))、ΔH=f(D 0,d 0,D 1,d 1)},提供了每段轧制时间Δt_(i)以及初始进给速度v_(i)的工程经验值,从而求解出芯辊径向进给曲线v_(i)=f(Δt_(i)),并按照轧制理论和航空材料轧制特性,对初始轧制速度v 1、环件外径长大速度v_(ΔD)进行了校核,最终完成了环轧过程的精细化设计,从而满足了航空环形锻件工艺特性、制造特点、质量要求、自动化轧制参数的需要。     

环件轧制模拟中导向辊的定位研究

在环件轧制过程中,导向辊起着稳定轧制过程并对环件归圆的作用.本文根据轧制中体积不变条件和轧制过程中环坯轮廓为阿基米德螺线的假设,推导出了导向辊运动轨迹和速度的估算公式,并将之应用于不同环坯轧制过程模拟中导向辊的定位.结果表明:利用估算公式对导向辊定位,可使轧制过程稳定,以实现模拟,从而指导实际生产.     

大型40Cr13不锈钢环件径—轴向轧制工艺研究及优化

大型40Cr13不锈钢环件轧制成形复杂，在径-轴向轧制过程中，常存在参数设置不合理导致环件在轧制过程中出现失稳、偏移、异形等问题。针对这类问题，以目标外径为Φ2952 mm的大尺寸环件为研究对象，设计了4阶段式轧制曲线，选取轧制过程中的环件初始温度、驱动辊转速、环件外径增大速度等关键参数，并利用Deform-3D软件模拟轧制成形过程，分析了不同参数对径向轧制力、等效应变与温度分布的影响。结果表明：在4阶段式轧制过程，环件初始温度为1100℃、驱动辊转速为20 r·min^-1、环件外径增大速度为5.6 mm·s^-1时，成品环件的轧制力合适，且等效应变与温度分布均匀。     

大型L型截面环件轧制过程中折叠缺陷形成机理的数值模拟

采用Deform有限元软件,根据芯辊斜角角度不同建立了L型截面环件轧制过程的三维有限元模型。对模拟结果进行了分析,研究了L型截面环件在不同芯辊斜角角度时环件内的金属流动规律,分析了L型环件中同一截面上不同位置处的金属流动状态,揭示了轧制过程中折叠缺陷的形成机理。同时比较了不同芯辊斜角角度时L型环件的模拟结果,测量了不同条件下L型截面环件中出现的折叠深度。结果表明,在芯辊的工作辊上添加不同角度的斜角后,在一定程度上降低了环件内折叠的程度,但斜角的角度不宜过大,否则环件在轧制过程中会出现偏斜,影响后续成形。     

环件径轴双向轧制过程中抱辊运动轨迹的计算方法

合理控制抱辊运动,是科学进行径轴双向轧制工艺设计和环件轧制过程三维有限元模拟必须解决的关键问题.以环轧过程中环件瞬时外径变化规律为基础,建立了抱辊运动轨迹的计算方法,并引入ABAQUS/Explicit商用软件,完成了GH4169合金环件双向轧制过程数值模拟和相关试验验证;对比分析了有抱辊作用与无抱辊作用下环件变形过程.结果表明,采用所提出的方法能很好地控制抱辊运动,得到椭圆度很小的环件,从而为有效控制难变形材料环件质量奠定了基础.     

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...     

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。     

用Abaqus分析压下量对塑性铰位置的影响

环件径向轧制的非稳态因素导致环件位置、塑性铰位置、尺寸大小动态变化.运用Abaqus软件,对环件径向轧制过程塑性铰研究表明:塑性铰的动态变化受到压下量的影响.无导向辊径向轧制时,在开始阶段没有塑性铰,随着芯辊的不断进给而出现塑性铰,而且塑性铰位于与轧制区域相对的环件直径的另一端,且偏向轧制出口区域一侧.     

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.     

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。     

环件轧制有限元仿真过程中数控模型的开发及实现

环件轧制被广泛应用于生产无缝环件,目前基于有限元数值模拟环件轧制成形过程成为研究的热点。然而一般有限元软件不能求解含未知变量问题,这也使得如何在环件轧制有限元模型中模拟实时变化的复杂轧辊运动成为研究的难点。为此,本文首先分析了这些难点并给出了解决方案,然后基于通用有限元软件ANSYS／LS—DYNA,建立了RAW200／160—5型大型数控径轴向轧环机的三维仿真有限元模型,对某大型矩形截面环件进行了一个生产周期的虚拟轧制。仿真结果动态显示了环件实时扩展过程以及环件应力和位移云图,得到抱辊和锥辊在整个轧制过程中随着时间变化的位移曲线图,结果与实际生产过程吻合。从而验证了该数值模拟方法的有效性,可用来指导环件轧制实际生产。     

冷辗扩芯辊受力及对其寿命影响分析

环件冷辗扩是一种先进的塑性加工工艺,而芯辊的使用寿命直接影响着冷辗扩的加工效率和生产成本。本文归纳总结了芯辊在环件闭式轧制中的受力状态,分析了芯辊所受力在辗压过程中的变化规律,为芯辊的材料选择和寿命预测提供理论依据。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面孔型中轧制异形截面环件进行了模拟。结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面坏件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺设计具有一定参考价值。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面轧型中轧制异形截面环件进行了模拟，结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面环件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺计具有一定参考价值。     

环件轧制极限条件

本文简要介绍了我国大型环件轧制情况。分析了环件轧制极限条件,导出了环件轧制每转极限进给量、极限进给速度、极限轧制时间和轧辊工作面极限尺寸计算式。根据极限轧制条件制订了EQ140汽车差速器从动齿轮锻件轧制工艺参数。     

端面无支撑芯辊模态及其动力响应有限元分析

利用NX Nastran对轧制矩形截面环件所用的端面无支撑芯辊进行了模态分析数值计算,得到了芯辊约束工况下的前6阶固有频率和模态振型,详细分析了各阶模态振型对芯辊工作状态的影响。简化轧制过程芯辊的受力模型,模拟分析芯辊在3种不同轧制时间作用下的节点位移与应力随时间的变化规律。同时对3种时域轧制力信号进行傅里叶变换,分析轧制力信号的频域组成对芯辊振动的影响。研究表明:芯辊的工作转速远低于其1阶临界转速,轧制过程不会引起芯辊的共振;芯辊的前6阶固有频率处于声波范围内,易造成噪声污染;轧制力相同时,不同轧制时间对芯辊的位移与应力响应无影响;轧制力信号的频域组成不会引起芯辊的共振。     

导向辊位置角对Ti3Al基合金环轧过程影响规律的数值模拟研究

导向辊位置角是环件轧制成形工艺的重要影响因素.采用数值模拟方法分析了不同导向辊位置角对Ti3Al基合金环件轧制过程的影响规律.研究结果表明:导向辊位置角60°、90°时,环件不同部位的变形不均匀;导向辊位置角75°时,变形较为均匀;导向辊位置角对芯辊最大轧制力的影响不大,但是随着导向辊位置角增大,轧制力波动的幅度变大.优化得出的最佳导向辊位置角为75°.     

环轧机形位辊系统动力学分析

首先分析了环件轧制过程中环件的数学模型。通过对环件的受力分析,确定了形位辊抱辊力计算公式以及极值范围,对环轧机形位辊系统中各构件受力情况进行了分析,得出形位辊油缸的推力公式,对轧环机的设计以及控制方法提供了理论依据和参考标准。     

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。     

径轴向环孔机的可轧区

环件轧制过程中存在着运动学、动力学、金属塑性及缺陷等非线性约束。常规工艺制订方法很难同时满足这些非线性约束条件。本文提出了综合可轧区的概念，并对综合可轧区进行求解，最后将各种非线性约束用几条曲线统一起来。据此可方便地确定径、确定压下量范围。它不仅可以保证轧制过程的顺利进行，还可避免鱼尾等缺陷的产生，对实际生产具有指导作用。