TC11钛合金叶轮等温锻造过程三维有限元模拟

设计了不同的TC11钛合金叶轮精密成形方案及模具装置,采用三维有限元程序DEFORM-3D对叶轮的等温成形过程进行数值模拟,研究了成形方案、模具结构和坯料形状等因素对成形过程中金属流动规律的影响,给出了不同压下量下锻件内部应力、应变分布情况及不同方案下载荷比较.研究结果表明:采用等温成形技术可整体精密成形出带径向扭曲叶片的叶轮类锻件;采用较细的圆柱形坯料成形可有效地提高金属充填模腔的能力并降低成形所需载荷.模拟结果与实验相符,可有效指导实际生产工艺的制定.     

轴盖温挤压成形工艺及坯料结构优化数值模拟研究

通过数值模拟研究了坯料结构对轴盖挤压成形过程中凸模承受载荷的影响。三种坯料结构对应的载荷最大值分别为9301300、113570和9948070N,3#空心坯料结构有利于零件成形。分析了轴盖温挤压成形过程中金属流动特点,金属先流动成形有两个凸环结构的底部,然后成形轴盖零件的其他部位,整个成形过程金属流动顺利。成形工艺方案合理可行。     

38MnSiVS5非调质钢转向节的热锻成形数值模拟

以丰田IMV皮卡转向节的热锻工艺为研究对象,采用Deform-3D软件对38MnSiVS5非调质钢转向节的热锻成形过程进行有限元模拟,分析了该转向节辊锻毛坯头部直径的尺寸设计对成形载荷、坯料成形充模效果的影响,研究了阻力墙在热锻成形过程中对锻坯中金属流动和充填的作用。模拟结果表明:适当增加辊锻坯料的头部直径有助于金属充模,但直径过大会导致成形载荷急剧上升;为了促进转向节头部5个叉的成形,并避免辊锻坯料直径过大,有必要通过设置阻力墙迫使金属向合理方向流动。热锻成形试验表明,优化工艺后的转向节成形锻件的充填效果得到明显改善。     

止推轴承毛坯温挤压成形工艺及模具设计

在分析止推轴承毛坯结构特点的基础上,借助于数值模拟技术,研究了止推轴承温挤压成形过程中金属流动特点.模拟结果表明:成形过程中,金属流动顺利,成形3个凸台部位的金属充型效果好,无成形缺陷产生.结合数值模拟结果,制定了成形方案及工艺路线.确定了成形止推轴承毛坯件的坯料规格为:Φ86 mm×Φ26.2 mm×46 mm.设计...     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

直齿轮预制分流孔-终锻分流成形

为降低直齿轮精锻成形载荷,提高锻件精度和模具寿命,文章在对闭式锻造成形载荷影响因素分析的基础上,提出在保证齿形充填的同时对中心部位分流降压的成形思路。设计了直齿轮预锻预制分流孔、终锻分流成形的工艺和装置,并采用有限元软件和实验方法分析了该工艺对金属流动和成形载荷的影响。结果表明,该工艺能够通过控制坯料在模腔中的流动,在较小的成形载荷下获得充填完好的锻件。     

铝合金旋转盘锻件等温精密成形工艺研究

为选择合适的等温精密成形工艺,获得综合性能优良的铝合金旋转盘锻件,采用有限元法模拟分析了两种不同坯料条件下旋转盘锻件等温精密成形时的金属流动规律,并通过镦粗、预锻制坯和终锻工艺成形出了外形完美、综合性能优良的铝合金旋转盘锻件。结果表明:采用环形坯料成形时金属主要沿径向充填模膛,易产生充不满缺陷,而采用五角形坯料则使金属材料主要沿轴向充填模膛,可以预防该类缺陷的发生。虽然环形坯料在分模面的投影面积较五角形坯料的小,成形时所需载荷却大得多。因此,五角形坯料是等温精密成形旋转盘锻件的最佳坯料方案。     

套筒零件挤压成形金属流动规律研究

通过数值模拟和试验验证,揭示了带凸台套筒零件成形过程中金属流动的规律.结果表明:金属流动过程中体积不变,当金属流动空间逐渐增大时,金属沿平行于模壁,阻力最小方向流动;温挤压铝合金坯料时,金属黏度较大,外表面粘于模具,内部流动金属反作用于凸模,产生粘模现象.在一定范围内提高温度,减小挤压力,能够减小粘模现象的发生率.在合理的成形温度和模具设计条件下,可以实现套筒零件的良好成形.     

坯料形状对多阶梯变壁厚铝合金端盖背压挤压成形质量影响

针对新能源汽车涡旋式空调压缩机用多阶梯变壁厚铝合金端盖挤压成形易出现折叠和开裂等成形缺陷的问题,进行了该件背压挤压成形有限元数值模拟,研究了不同形状坯料背压挤压成形过程中的金属流动情况及变形均匀性与缺陷形成的相互关系.结果 表明,饼形坯料成形过程中不变形区造成金属不均匀流动,成形后金属变形均匀系数最大,即变形最不均匀,...     

基于Deform-3D的20CrMnTi钢端盖类零件的锻造成形性分析

针对高压容器用端盖类铸件合格率低的问题,本文提出了等温锻造成形方式。同时,依据端盖的结构特点设计了合理的预锻坯料结构和尺寸,使等温锻造过程中金属的变形更均匀。以端盖难充填部位的充填率为优化目标,优化了预锻坯料结构,改善了成形件的质量。结果表明,采用锻造生产20Cr Mn Ti钢端盖零件是可行的。     

Metal flow in the precision forging of aluminum alloys

To research impeller parts flow behaviors in the die forging process, the finite element method is used to study the deformation flow behavior of different shapes in the blank forming process. The results show that the blade parts of the forgings were hard to fill, but with the section of the blade shifting down, the metal has a marked trend to flow toward this area of the die cavity. Compared with a cylindrical shape, the die cavity of the blade part can be filled more easily and the uniformity of metal flow will increase. Using a ladder shape to manufacture forgings of impellers can meet requirements for design and properties.     

细长薄壁筒形件错距旋压成形工艺研究

薄壁筒形件变形量大,壁厚公差要求高,加工过程中容易出现壁厚超差、振纹、开裂、脱模困难等问题,为提高生产效率,通常采取错距旋压方式成形。通过对6061铝合金细长薄壁筒形件错距旋压工艺分析及旋压成形试验,分析了旋轮进给比、壁厚减薄率、旋轮轴向和径向错距量、旋压道次、预先热处理工艺规范等对旋压过程和产品质量的影响,为细长薄壁筒形件研究出了一套切实可行的错距强旋成形方案和合理的工艺参数。     

Novel forging technology of a magnesium alloy impeller with twisted blades of micro-thickness

In this work, a novel forging technology has been developed to produce a magnesium alloy impeller with twisted blades of micro-thickness used in a fuel cell system. Due to the very complicated blades of the impeller, a specially designed split die was adopted for successful forging of the impeller. In this split die-set, the coherence of reinforcement ring and split dies is induced by forging pressure which increases with increasing forging load. Both the reinforcement ring and the split dies have appropriate tapers so that during the forging process they are consolidated to allow no gap between the split dies and are separated easily after forging. This novel technology can provide the near net-shaped impeller without the burr generation when split dies are used. Based on the newly developed technology, the impeller forging experiments were carried out using magnesium alloy AZ31 which had been microstructurally refined through equal channel angular pressing (ECAP). The tensile and thermal stability tests were carried out under various levels of temperature and strain rate to find optimum processing conditions for precision impeller forging. Finally, the changes in microstructure and microhardness at the various positions of the forged impeller were investigated to compare with those of the initial billet. It has thus been shown that the proposed new method is effective to achieve precision forging of a magnesium alloy with high precision.     

基于DEFORM大型筒体件锻造工艺改进方面的研究

参照实际大型筒体件的锻造扩孔工艺,建立一组缩小比例尺寸的筒体几何模型及相关加工过程数据,通过DEFORM仿真模拟,研究了大型筒体件扩孔工艺的变形规律,输出了扩孔变形过程的2D/3D数据分析结果,研究了筒体件的形状因子、砧型、锻造温度及压下率对扩孔变形的影响,从而确定最佳扩孔工艺参数,研究结果对实际RPV等大型筒体件锻造生产有重要参考价值。     

形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻数值模拟

提出了锻件毛坯与齿轮形状相似性冷锻法,改善成形质量,同时锻坯中心孔分流,可降低成形力.用三维有限元仿真软件数值模拟圆柱斜齿轮的闭式冷锻过程,确定下端面带凹槽的齿轮锻坯形状,该形状能避免齿轮成形产生的折叠缺陷;通过对材料变形的应变场、应力场、速度场、加载曲线等规律的分析,确定变形严重的应力区和应变最大值分布位置,指出材料成形流动速度差过大,是产生成形折叠缺陷的原因.总之,形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻成形齿轮是可行和有效,具有工程实际应用意义.     

前半开式叶轮五轴加工

根据叶轮的形状特点,改变传统的加工方法,通过对叶轮加工过程的分析,选择合理的编程策略、走刀路径及进退刀方式。根据材料的切削力、切削热和切削表面粗糙度值,选择合理的切削参数,应用PowerMill软件进行仿真加工后,采用五轴加工中心加工出零件,提升叶轮的综合机械性能。     

锻造成形微观组织优化建模及应用

以锻件晶粒度分布的均匀性与细小化为目标,建立了锻造变形过程的微观组织演变模型,并给出了优化目标函数表达式。采用刚塑性有限元和遗传优化算法相结合,开发了微观组织模拟与优化软件,并对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化。优化结果表明,影响变形均匀性的摩擦因素显著影响成形后的微观组织晶粒度的分布均匀性和细小化,同时对其它工艺因素的优化也能一定程度地实现对最终锻件组织均匀和细小化的控制。研究结果表明,在有限元数值模拟基础上建立微观遗传优化算法,能够对锻造等金属体积成形过程中的工艺参数与材料状态参数等实施优化,以达到通过控制成形工艺因素来优化微观组织,而实现提高产品性能的目的。     

大型异形铝铸件的铸造工艺研究

大型异形铝铸件,铸造工艺难度较大,常需依赖于丰富的生产经验辅之以计算机凝固模拟分析技术。针对不同的形状,制定相应的铸造工艺。对管体、轮毂、支腿垫块、螺旋桨等典型产品较为成熟的生产工艺进行介绍。通过对这些典型铸件的工艺案例进行分析,探讨大型异型铝铸件的铸造工艺设计方法。     

Flow lines control of disk structure with complex shape in isothermal precision forging

Isothermal precision forging is applied to manufacturing 7075 aluminum alloy disk workpiece with complex shape. By combining experiment with FEM (finite element method), the mechanism as well as the evolution with respect to the defects of the flow lines is studied in the isothermal precision forging of the workpiece. The results show that the flow lines of disk forging with complex shape are influenced mainly by the flow lines of the die forging billet. The radial flow lines distribute along the forging shape more easily than that the axial flow lines do. The fibre breaking is mainly caused by too much redundant metal flowing fast along the radial direction in the late stage of die pressing. In the end, some reasonable measures are put forward to optimize the flow lines.     

减小轴流式整体叶轮铣削颤振的工艺优化研究

针对复杂曲面整体叶轮零件在制造过程中产生较大切削颤振导致制造缺陷,对实际生产中的叶轮进行了非均匀余量工艺优化设计,应用Workbench对工艺优化前后的叶轮叶片进行了振动模态分析和谐响应分析,进行了工艺优化前后的对比切削试验,并对零件进行了曲面轮廓度三维检测,检测结果显示叶片吸力面精度平均优化率为63.8%,压力面精度平均优化率为48.8%,证明该工艺优化策略的实用性和有效性,对具有类似结构叶轮零件的加工制造具有一定的指导意义。