环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

金属环件冷辗扩数值模拟中圆度辊定位的研究

金属环件冷辗扩具有很好的发展潜力，而我国在该领域尚处于起步阶段。对金属环件冷辗扩数值模拟可以预测环件的塑性变形和受力情况，进而对工艺改进或者模具修改有参考作用。本文对辗扩中对圆度辊的定位问题进行了分析，并较好地实现了模拟效果。     

沟球环件冷辗扩过程中截面变化规律

在沟球环件冷辗扩过程中,环件外径的增长预测和导向辊的位置确定是确保平稳辗扩的条件之一,而这两者的决定因素在于辗扩过程中截面形状变化。采用商业软件ABAQUS/Explicit对冷辗扩过程进行三维建模,预测沟球截面环件的直径增长和截面形状变化过程。在D56G90型冷辗环机上进行实验,测量了不同阶段的环件直径和沟球截面形状。将实验测量结果分别与解析计算结果和有限元计算结果进行比较,得出三者之间的差别,从而发现误差。利用解析结果和实验结果来修正三维有限元模型,以便更加精确地利用有限元模型来预测环件直径的增长规律和截面变化规律。模拟结果可以用于指导环件冷辗扩的工艺制定和生产,以期提高环件的质量。     

汽车发动机带轮的冷辗扩成形机理

为了实现发动机带轮冷辗扩的精确成形,基于Simufact软件建立了发动机带轮两道次冷辗扩有限元模型,分析了带轮冷辗扩成形过程的等效应力场、等效塑性应变场演变规律,阐明了其变形机理。根据带轮冷辗扩有限元模拟,进行了冷辗扩轧制实验。研究表明：带轮在两道次冷辗扩成形过程中,轧辊与带轮的接触区域为主要变形区,变形最为剧烈,其中带槽处的等效应力值和等效塑性应变值最大;适当地增加带轮第2道次冷辗扩精整阶段的时间,可有效消除环件端面的宽展缺陷;采用两道次冷辗扩工艺成形汽车发动机带轮,冷辗扩过程平稳,获得了端面宽展小、尺寸精度高的环件,验证了有限元模拟的正确性。     

环件热辗扩成形有限元建模仿真研究进展

环件热辗扩成形问题是多场、多因素耦合作用下集三维连续渐变、非稳态及非对称等特点于一体的高度非线性问题,采用有限元建模仿真方法研究与发展该技术对实现无缝环形构件的高质量、低成本及短周期制造具有重要意义.分别从宏观和微观尺度评述环件热辗扩成形有限元建模仿真的国内外研究现状、存在的问题与发展趋势,进而指明其发展方向如下:大型、复杂环件径、轴双向热辗扩成形全过程自适应建模的仿真方法与关键技术;环件热辗扩成形过程宏观与微观有限元建模仿真无缝集成技术;适用于以环件热辗扩为代表的连续局部塑性成形过程的材料本构模型和组织演变模型以及相应稳健而高效的有限元算法、本构积分算法与组织演变仿真方法;考虑模具的变形、传热及主要失效形式的环件热辗扩成形过程建模仿真技术.     

环件冷辗扩数值模拟技术的进展

综述了环件冷辗扩成形模拟技术的最新进展:冷辗扩成形模拟已经由简化几何和材料模型的分析转向全面的三维分析,通过采用动力显式有限元算法、双网格技术、虚拟质量和速度等技术减少了计算时间,接触和摩擦等非线性边界问题得到深入的研究.根据目前存在的问题和实际工程的需要,指出了进一步研究的发展趋势.     

冷辗扩过程实时测控技术的发展状况

冷辗扩是一种生产高精度、高性能无缝环的技术,其过程具有很强的非线性.实时测量和在线控制是保证冷辗扩过程平稳,提高环件质量的手段,是冷辗扩技术的关键之一.介绍了冷辗扩机的工作原理,包括测控系统的组成与控制原理.详细叙述了冷辗环机的计算机控制系统、进给伺服系统、测量反馈系统、过程参数及控制规律的特征.比较了国内外冷辗环机的性能,指出冷辗扩工艺动力学模型、计算机工艺规划、冷辗扩机的自适应能力、伺服系统、圆度辊控制、过程监控是目前研究的重点.     

环件冷辗扩中残余应力的有限元研究

环件冷辗扩中的残余应力对零件的精度会产生很大的影响.应用商业软件ABAQUS/Explicit,以深沟球轴承外套罔6308冷辗扩为例,建立起沟球截面环件冷辗扩的有限元计算模型.将在ABAQUS/Explicit中计算完毕的结果导人到ABAQUS/Standard中,编写了残余应力的求解程序.通过对比环件冷辗扩中6个不同阶段的残余应力计算结果,发现深沟球截面环件的残余应力随着变形量的增加而增大,整圆阶段有利于残余应力的下降,环件内部残余应力分布是不均匀的,而且数值在110～200MPa之间.     

外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺有限元模拟

基于DEFORM软件,建立了外台阶截面环件热辗扩有限元模型,模拟分析了材质为42CrMo钢的环形铸坯热辗扩过程.结果表明:在选定的热辗扩工艺参数下,辗扩后环件表面平整光滑,无凹坑缺陷,成圆规整;与成形辊接触的环件内外层金属的流动速度大于芯部的流动速度;与成形辊接触的环件内外层金属等效应变较芯部大;在辗扩过程中,环件芯部的温度下降始终较内外层平缓,内外层金属的温度呈锯齿状下降趋势.本文的研究对外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺的设计、环件质量预测与控制具有指导意义.     

环形毛坯冷辗扩微元体变形及受力分析

针对环件冷辗扩的现状和特点,研究了多芯辊辗扩的成形原理.对环件多芯辊辗扩进行了运动学及力学分析,对环形毛坯冷辗扩微元体进行了变形分析,对多芯辊辗扩环形毛坯厚度方向的变形规律及芯辊的移动值应满足的切向应变与径向应变的关系进行了分析,推导出了最小瞬时压下量等所需工艺参数的数学表达式.研究结果可作为设计环件多芯辊辗扩工艺的理论依据.     

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。     

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。     

环件轧制三维有限元模拟中质量缩放方法的运用

阐述了环件轧制三维有限元模拟中运用质量缩放方法的意义及其理论依据,并对显式动力学有限元模拟中各种质量缩放方法进行了分类,给出了环件轧制模拟中质量缩放方法的选取原则。最后基于ABAQUS/EXPLIC-IT操作平台,建立了铅环件的环件轧制三维有限元模型,通过具体模拟及分析比较计算结果对选取原则进行了验证,从而总结出了适合于环件轧制模拟的有效的质量缩放方法。     

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。     

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。     

中大型冷辗机LN300结构设计

近年来,冷辗扩技术在中小型轴承套圈加工中得到广泛应用,有效降低了优质轴承批量制造及其成规模优化加工的工艺成本.但市场上尚缺乏中大型冷辗机,影响冷辗技术进一步推广应用.本文通过分析中大型冷辗机的特点,建立LN300型中大型冷辗机的辗压力模型、驱动力模型,以此为基础设计设备各部件的尺寸参数并通过有限元仿真对其进行应力分析....     

Deformation behaviors and conditions in L-section profile cold ring rolling

Three-dimensional FE model of plastic penetration in L-section profile cold ring rolling is established under ABAQUS software. Based on this model, the expanding rules of plastic zone in roll gap are revealed by FE simulation, and three deformation behaviors of L-section ring that exist in the rolling process are exposited. Conditions for three deformation behaviors are studied and verified by rolling simulation and experiment. The deformation behavior, which is needed for normal rolling of L-section ring, and its conditions are determined at last.