车用扭杆端头镦粗模具结构损伤及寿命研究北大核心CSCD

车用扭杆端头镦粗时所用的模具,会对其变形进行约束和限制,恰当的模具设计不仅可以提高生产效率,而且可以改善扭杆端头的结构及力学性能,提高扭杆的使用寿命,从而减少企业的生产成本。建立了扭杆端头及镦粗模具的有限元模型,采用DEFORM-3D软件对有限元模型进行网格划分,并仿真整个镦粗过程,分析了不同模具结构形状和不同始锻温度下镦粗后的模具磨损、模具寿命、扭杆端头应力、扭杆端头金属材料流速及流线分布。结果表明:始锻温度为1250℃时,采用合理的模具结构进行镦粗,可以减小模具磨损、延长模具寿命,而且成形得到的扭杆端头的综合性能较好。     

扭杆表面材料本构关系及滚压仿真分析研究

扭杆表面的应力状态是扭杆使用寿命以及运行可靠性的关键因素,滚压工艺参数对扭杆表面应力状态有重要的影响。通过对扭杆建立材料本构关系模型,基于此本构关系模型,对三维滚压过程进行了有限元仿真分析,得到压入量、工件转速和进给速度对表面轴向残余应力的影响规律。结果表明:工件转速和压入量的增加都会增大扭杆表面轴向残余应力;进给速度的增加使扭杆表面轴向残余应力先增大后减小。     

扭力轴镦粗过程中压机速度对锻件质量的影响

建立了扭力轴材料的本构关系模型。利用Deform-3D软件对扭力轴镦粗过程进行了有限元仿真,研究了在相同始锻温度下5种不同的压机速度对工件锻造质量的影响,并分析了相应工艺条件下工件的疲劳寿命。对各工艺条件下加工后的工件终锻温度、应力-应变场、损伤系数、金属流速场以及相应的疲劳寿命等进行了比较分析。结果表明,始锻温度为1200℃和压机速度为2.5 mm/s时,扭力轴的疲劳寿命最高。     

基于响应面法的游艇转向臂锻造工艺优化

针对游艇转向机构中某转向臂在实际生产中出现的充不满的缺陷,设计了以模具预热温度、始锻温度、镦粗台孔深、镦粗下压量、压扁厚度为设计变量,以锻件充形率、终锻力为目标函数的混合水平正交表,通过对正交试验结果进行灰色关联处理,并进行极差分析,得知镦粗下压量、镦粗台孔深对目标函数影响显著。为了得到更优的工艺参数,在正交试验的基础上结合中心复合试验进行再优化,建立了以镦粗下压量、镦粗台孔深为自变量,以锻件充形率和终锻力为因变量的二阶响应面模型,从而得到了该产品的最优工艺参数。经过生产验证,优化后的工艺参数能在较低的成形载荷下锻造出合格的产品,并且消除了充不满的缺陷。     

316LN不锈钢大型锻件镦粗过程中侧表面裂纹的预测

AP1000核电站主管道用316LN超低碳控氮奥氏体不锈钢锻造温度区间窄、变形抗力大,锻造过程中容易开裂,尤其发生在侧表面鼓肚部位。研究了316LN不锈钢大型钢锭的镦粗工艺,利用Deform-3D软件获得了锻件侧表面的最大损伤值,并将其与相应条件下的临界损伤值做了对比。结果表明,始锻温度为900℃时不会发生开裂,温度越高,可选择的工艺参数范围越小。当应变速率约为0.02 s-1时,锻件侧表面更易发生开裂。     

精锻齿轮坯缺陷分析及工艺改进

分析了高速镦锻机生产的齿轮坯的折叠缺陷。利用DEFORM-3D软件对原始热锻工艺进行了数值模拟,分析了镦粗、预锻的折叠角、温度和等效应变。结果表明:折叠缺陷是坯料高径比太大、锻压速度过低引起的。通过改进工艺参数,模拟和实验均获得了无缺陷齿轮坯。     

空心杆镦锻成形模具设计

大镦锻比管坯端部镦粗时容易发生轴向失稳,在管坯的内壁形成环形内凹,最终可形成折叠.分析了空心杆锻件的形状和尺寸,镦粗时易在法兰部位产生内凹和折叠,方部不易成形.根据管坯镦粗成形规则,设计平锻模具,并进行了工艺实验,最后得到了合格的锻件.     

关于变形均匀性与金属裂纹的锻造工艺优化设计

针对平砧镦粗过程中变形不均匀,出现鼓形,金属产生裂纹甚至断裂等现象,以刚粘塑性有限元法为基础,提出了基于数值模拟的优化方法。建立数学模型、构造总目标函数,并结合正交试验,以每步压下量、始锻温度和锻锤击打速度为设计变量进行模拟,分析每个变量对目标函数的影响,并将得到的最优工艺方案成功运用到实际生产。     

基于FORGE-3D径向锻造工艺的数值模拟

采用有限元模拟软件FORGE-3D,对径向锻造轴类件工艺参数进行数值模拟研究。分析不同径向压下量、夹头转速和轴向进给速度对锻透性和生产效率的影响。结果表明:锻造过程中,径向压下量越小、夹头转速越高和轴向进给速度越慢,则锻件外表面就越光滑,表面粗糙度越小,尺寸精度越高。径向锻打45钢Φ110 mm棒料的最佳条件为:径向压下量5 mm,转速30 r·min~(-1),轴向进给速度20 mm·s~(-1)。通过模拟仿真来验证和优化径向锻造工艺,大大降低了径向锻造工艺开发的周期,降低了多次锻造实验的成本。     

轻合金热模锻用粉末状无石墨工艺润滑剂

本文论述了铝合金热模锻用工艺润滑剂的研究结果。润滑剂的实验室试验是用镦粗 AK6合金园柱试样的方法进行的,试样是高度公差为±0.05毫米的挤压棒材。加热到400—420℃的试样,在25吨的压力机上的两块钢板之间镦粗,两块钢板的温度为400℃。变形速度为1毫米/秒。用喷雾法或涂油刷把润滑剂涂到试样的端头或钢板上。润滑剂的质量用试样镦粗后的几何尺寸和形状,及其清除润滑剂残渣前、后试样表面的     

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...     

基于晶体缺陷机理的6061铝合金镦粗成形工艺分析

基于晶体缺陷机理,并利用计算机有限元仿真软件进行6061铝合金冷、热镦粗成形模拟对比试验。在工具运动速度及材料平均变形速度均保持不变的条件下,将6061铝合金分别置于室温20℃与加热温度350℃状态下进行自由镦粗成形,热变形时锻件高径尺寸满足要求而冷变形时尺寸达不到规格。试验结果分析表明了晶体缺陷机理对铝合金塑性变形的多方面影响,并肯定了热镦粗工艺比冷镦粗工艺更适用于铝合金模锻前制坯的方法,因为热成形有利于减少金属内部的晶体缺陷运动阻碍。     

Formation mechanism of basin-like depression defect in electric upsetting process of Ni80A superalloy

A kind of surface instability, basin-like depression defect companied by mixed grain structure at the bottom of large-scale valve during electric upsetting process, would significantly influence the microstructures and mechanical properties of components. In order to analyze the forming process of the basin-like depression defect, a finite element model for the electric upsetting process of Ni80A superalloy was developed using multi-field and multi-scale coupling analysis method. Subsequently, a series of parameters loading path schemes for force and current were designed by varying the initial value, peak value and value level, and their effects on basin-like depression and mixed grain structure were simulated and uncovered. It is concluded that the changes of heating speed and pressurization speed result in the different flow velocities between the inner and outer layers of billet, thus exerting the basin-like depression. Simulation results also indicate that these defects can be optimized through the parameter coordination between force and current. Finally, the validity and reliability of the finite element model were verified by physical experiments in electric upsetting process.     

Analytical Approach to Elimination of Surface Micro-Defects in Forging

Initial surface micro-scratches due to cropping, rolling or handling change that cause crack or lap defects during forging and reduce the quality of forged products. Elimination of surface micro-defects in forging is pressing problem in forging industry. A new method of finite element analysis featuring effective meshing and an adaptive remeshing system is applied to clarify the mechanism of the formation or the disappearance of surface micro-defects in forging. V-shaped and rectangular scratches on the surface of billet are simulated under the axisymmetric assumption and the basic deformation of scratch during upsetting and the influence of friction on the deformation of micro-defects are discussed. Shallow V-shaped scratch on the top surface of billet tends to disappear and deep scratch becomes lap defect during upsetting. Defects are more likely to disappear under low friction. It is possible to predict that an initial surface micro-scratch on the billet remain or not as a defect after forging.     

High Speed Turning of H-13 Tool Steel Using Ceramics and PCBN

H-13 is the toughest tool steel used in machined die casting and forging dies. Due to its extreme hardness and poor thermal conductivity high speed cutting results in high temperature and stresses. This gives rise to surface damage of the workpiece and accelerated tool wear. This study evaluates the performance of different tools including ceramics and PCBN using practical finite element simulations and high speed orthogonal cutting tests. The machinability of H-13 was evaluated by tool wear, surface roughness, and cutting force measurements. From the 2D finite element model for orthogonal cutting, stresses and temperature distributions were predicted and compared for the different tool materials.     

低压转子钢30Cr2Ni4MoV扭转镦粗数值模拟

由于扭转镦粗较传统平砧镦粗对锻件施加了扭矩,从而降低了下压载荷,并且使得锻件变形更加均匀。利用DEFORM-3D软件对30Cr2Ni4MoV低压转子钢进行扭转镦粗模拟试验,同时优化工艺参数,证明扭转镦粗锻造法是一种有效改善锻件质量的工艺方法。     

单工序锻造过程预制坯多目标优化设计的研究

针对单工序锻造在终锻之前一般都需要以镦粗进行预制坯的实际情况，以刚粘塑性有限元为工具，以获得形状和变形均匀性都较好的终锻件为优化设计目标，以镦粗的压下量为优化设计变量，采用黄金分割法对其预制坯工艺进行了多目标优化设计的研究。并对一轴对称锻件的镦粗压下量进行了优化设计，优化取得了明显的效果。     

功能梯度表面涂层热锻模的仿真设计与分析

针对热锻模损伤主要发生在模具表面的情况,构想使用梯度功能材料对均质材料制造的热锻模进行表面处理,阐述了梯度材料锻模表面涂层的设计方法,建立了基于Deform软件的热锻成形有限元模型,分析对比了均质热锻模与梯度材料表面涂层热锻模在锻造生产后的温度场和应力场,从而论证了在热锻模表面进行梯度材料表面复合涂层处理的优越性。     

核电筒体锻件镦粗工艺的云纹法与数值模拟研究

本文用常温云纹法与数值模拟法研究了筒体锻件整体镦粗与局部镦粗工艺的变形规律，得到了整体镦粗工艺的坯料尺寸图。对于在端部内壁处取样的核电筒体锻件，应采用局部镦粗工艺，以锻透取样部位。为避免端部折叠，局部镦粗时单砧压下量应小于１０％。