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。     

基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究

针对大型外凹槽型环件成形上的困难,根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法,设计出合理的锻坯尺寸及形状,进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型,对大型异形环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计算结果表明,采用计算机模拟环件的成形过程,可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化,建立起一种大型外凹槽截面环件稳定轧制模型。     

大型环件径轴向轧制有限元模拟中导向辊运动控制

利用数学软件MATLAB,对导向辊运动过程中的角速度、水平(X)、竖直(Y)方向的位移进行了计算,将获得的计算数据导入到通用模拟软件ABAQUS中,并利用其对4.6m大直径环件径、轴向轧制成形过程进行成形仿真。结果表明,合理的导向辊运动控制实现了大型环件的径、轴向轧制,模拟结果显示,应力、应变分布及端面鱼尾形状等符合实际。     

环件轧制多尺度数值模拟研究进展

目前,采用宏观塑性有限元方法进行环件轧制成形模拟已成为企业提高环件生产效率和降低制造成本的重要方式.同时,通过多尺度数值模拟方法研究环件轧制过程中成形参数与内部组织演变规律的交互关系,建立环件轧制过程中传热-变形-组织演变定量模型成为近年来的研究热点.简述了环件轧制领域宏观和介观尺度数值模拟建模方法的国内外研究现状以及...     

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.     

大型辗环机抱辊系统力学性能分析

本文对某大型辗环机抱辊系统的力学性能进行了分析,建立了不同轧制情况下,抱辊力、抱辊系统中各机构所承受载荷随环件变化的理论方程。在此基础上,对辗环机抱辊系统的力学性能进行数值仿真分析,得到不同轧制过程中,抱辊力、抱辊系统各机构所受载荷随环件直径变化的趋势,为抱辊系统设计和环件轧制工艺参数的选择奠定了基础。     

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。     

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。     

环件轧制过程三维动态数值模拟

由于环件轧制受到静力学、运动学和动力学因素的影响,使得控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。本文基于通用动力显式有限元软Ansys/LS dyna建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,对某矩形截面环件进行了虚拟轧制,结果显示了环件扩展和缺陷生成的动态过程以及应力、应变和位移云图。仿真结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要的意义。     

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

大型环件轧制过程有限元模型的简化

针对大型环件有限元计算时间过长的问题,为了提高有限元模拟的效率,分别设计了环件轧制的不同有限元模型,用DEFORM-3D进行了计算,获得有限元模型和模拟精度之间的关系,提出了一种有限元模型的简化方法.在保证模拟精度的同时,得到了最佳的有限元模型.     

径-轴双向环轧工艺的研究进展

回顾了环件径-轴双向轧制锻透条件、咬入条件、刚度条件等相关理论研究进展，分析了工艺参数对轧制过程的影响及其确定准则，在此基础上引入轧制曲线的概念，并给出了径-轴双向环轧轧制曲线的设计原则，还探讨了在利用有限元方法模拟轧制过程、优化轧制工艺参数时存在的问题，并给出了对数值模型进行控制和处理的有效方法。     

异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

环件轧制过程的显式有限元模拟分析

用于金属成形模拟的有限元方程的求解方法 ,主要有隐式和显式积分两种方法。对于复杂的三维变形分析 ,如环件轧制 ,隐式方法需要很长的运行时间。而利用显式方法 ,可以达到很好的效果。本文利用Abaqus /Ex plicit通用有限元程序对径向环轧进行了模拟。     

FE simulation and experimental research on cylindrical ring rolling

During the conventional ring rolling process, the ring mainly produces the incremental deformation of wall-thickness reduction and diameter expansion, which makes it difficult to manufacture the cylindrical ring with small diameter and large height. In this paper, a new method for manufacturing the cylindrical ring using a ring blank with smaller height, i.e. cylindrical ring rolling, is proposed and its feasibility is verified. For evaluating the cylindrical ring rolling process and to better understanding its deformation characteristics, a 3D elastic–plastic FE model of cylindrical ring rolling is first established. Then, the comparison between conventional ring rolling and cylindrical ring rolling is investigated using this 3D FE model. Finally, the effects of the process parameters, such as the feed rate of the idle roll, diameter of the idle roll and friction coefficient between the rolls and ring, on cylindrical ring rolling are numerically revealed. The experiment is carried out on a vertical NC ring rolling machine and the good agreements between the experimental and simulation results verify the validity of the established 3D FE model of the cylindrical ring rolling.     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

Planning feed speed in cold ring rolling

Feed speed needs to be controlled during cold ring rolling but first it must be planned. However, up to now, it has been set mainly by trials and experience, as the existing method is inefficient. This paper aims to find a convenient method to plan feed speed. In this study, the ring outer diameter growth rate was regarded as the basic quantity to determine the feed speed. A mathematical model is built on analysis of the reason for the ring enlargement during rolling. The model defines the relationship between the ring outer diameter growth rate and feed speed. Using the model, the feed speed was planned versus the thickness of the rolling ring. The extrema of the feed speed and the ring outer diameter growth rate were also determined. The method of planning the feed speed based on the ring outer diameter growth rate is efficient and economical, and it facilitates process control for cold ring rolling.     

Researches on the ring stiffness condition in radial–axial ring rolling

The radial–axial ring rolling technology is used mainly to manufacture large rings in many industrial fields. During rolling process the ring may be collapsed or deformed unexpectedly under the pressure of guide roll, and in this case the ring is wasted. To prevent ring collapsing is necessary for smooth rolling. On the basis of rolling theory, the forces exerted to ring in radial–axial ring rolling process were analyzed, and the stiffness model of ring was proposed. The stiffness condition was derived and the influencing factors of ring stiffness condition were explained. The ring stiffness condition in radial–axial ring rolling is related to the factors of ring size, rolling ratio, position angel of guide roll, rolls sizes, position of cones, radial and axial feed speed and friction condition. The effect laws of some factors on ring stiffness condition were revealed by FEM simulation. The stiffness condition can be used as a rule of design and manufacturing for radial–axial ring rolling.     

热辗环变形区速度场规律有限元模拟

建立热辗环三维有限元模型。通过三维有限元模拟辗环轧制过程,得到了轧制过程中的变形区速度场分布以及金属流动规律;得出了芯辊进给速度和驱动辊角速度对于轧制速度的影响规律。对于合理制定辗环轧制工艺,改善辗环加工精度具有指导意义。