三角形摩擦块粉末压制工艺模拟分析

三角形摩擦块在压制过程中出现裂纹、掉角等缺陷,严重影响压坯的使用性能。采用MSC.Marc软件对三角形铜基粉末冶金摩擦块的压制过程进行有限元模拟分析,研究压制方式、摩擦因数、保压时间等参数对摩擦块的应力及相对密度分布的影响。结果表明:与单向压制方式相比,双向压制制备的粉末压坯相对密度较大,密度均匀性好;摩擦因数对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较大,摩擦因数越小,摩擦块密度均匀性越好,等效应力越小且分布越均匀,而保压时间对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较小。对原压制工艺进行改进,提出较为经济实用的压制工艺方案。     

不同压制工艺对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末压制过程进行模拟分析.采用基于更新拉格朗日方法的热-力耦合分析不同工艺条件(温度、摩擦条件和压制方式等)对压坯性能的影响规律,同时对压制过程中的力学特征(压制力、脱模力、侧压力和应力分布等)进行分析.结果显示,摩擦条件是影响压坯密度大小及分布的关键因素,通过采用双向压制方法可以有效地改善单向压制压坯密度分布不均、差值较大的现象.温度的提高有利于提高粉末颗粒的塑性变形能力,但效果不明显.另外,由于温度影响润滑剂润滑性能,因此在制定压制工艺时需考虑温度对压坯性能的影响.此外温度的提高、摩擦的降低均有利于降低压制力,提高压坯密度均匀性,改善压坯应力集中现象.     

粉末高速压制成形件密度影响因素分析

成形坯件的密度大小及其均匀性是影响粉末高速压制成品力学性能的重要参数。利用Drucker-Prager Cap模型和瞬态显式动力学有限元方法,得到了压制过程中粉末的密度变化和分布规律;量化分析了边壁摩擦因数、高径比、单位质量能量、初始松装密度对密度大小和均匀性的影响,采用正交试验方法研究了这些因素的敏感性。得到的主要结论包括：密度分布不均主要集中于压坯上下端面边缘处,且其密度差随着压制过程的进行不断增大,压坯越靠近边壁的部分,其密度不均匀性越明显;单位质量能量是影响密度的主要因素,改善边壁润滑条件、高径比和初始松装密度并不能有效提高压坯密度;边壁摩擦因数和单位质量能量对密度均匀性影响最大;密度随着单位质量能量的增大而不断提高,当单位质量能量达到临界值后平均密度不再上升,但是密度均匀性不断改善。     

压坯高径比对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末温压过程进行了模拟分析。采用基于更新拉格朗日方法的热—机耦合分析方法分析了不同压坯高径比对压坯性能(相对密度、等效应力)的影响规律。结果显示:在相同的侧压系数下,不同的初始松装高度与压坯直径对压坯相对密度分布影响不大,其分布规律基本一致;随着侧压系数的增大,压坯相对密度分布愈加不均匀,差值越来越大,低密度区域逐渐扩大。对压坯等效应力分布状况进行了研究,结果表明:侧压系数的分布呈X形,与镦粗变形相似,在X形的空心区域等效应力较低,是"摩擦死区",在X形的线区域等效应力较大,是"易变形区";随着侧压系数的增大,摩擦死区逐渐增大,同时随着初始松装高度的增大,压坯等效应力增大。     

摩擦对方柱体镦粗过程影响的研究

针对摩擦对方柱体镦粗过程的影响,采用刚塑性有限元方法进行了研究,分析了方柱体镦粗过程中的等效应变、材料破坏值、截面形状和载荷。研究结果表明,摩擦对等效应变和材料破坏值的影响较大,摩擦因数越大,等效应变和材料破坏值的分布越不均匀,导致力学性能也越不均匀。此外,摩擦的存在导致鼓肚现象,摩擦因数越大,鼓肚现象越明显。     

渐开线花键副微动摩擦接触分析

基于有限元法,对渐开线花键副的微动摩擦接触行为进行了分析,得到了接触压力和相对滑移的分布规律,并对齿面摩擦接触状态和磨损进行了分析与预测,探讨摩擦因数对接触压力、相对滑移、摩擦接触状态和Ruiz参数的影响。结果表明:花键副齿面接触压力和相对滑移分布不均匀,摩擦因数越大,最大接触压力和最大相对滑移越小;摩擦因数对齿面摩擦接触状态影响较大;Ruiz参数随摩擦因数的增大而增大。     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

钛合金粉末成形技术及数值模拟研究

对TC4粉末压制成形过程中温度和压力对压胚密度的影响进行研究。同时,研究了不同压制条件对压胚密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致了相对密度分布的不同;通过对圆柱体试样压制过程的模拟验证表明,样品沿挤压轴方向上密度分布不均匀,与有限元分析结果一致。     

压制次数对铜基粉末冶金摩擦材料物理性能的影响

粉末压制是粉末冶金工艺关键步骤,压制压力直接影响着粉末冶金压坯的密度,提高压坯密度有助于提高粉末冶金制品的各项力学性能和物理性能。随着压制压力的提高,压坯密度呈现先急增后缓增的趋势,因此压制压力的大小严重影响着粉末冶金制品的性能。然而当压制压力不能使粉末冶金摩擦材料制品达到所需的压坯密度时,增加压制次数也能够在一定程度上提高压坯密度,一般情况下铜粉的屈服强度为200MPa左右,而一般铜基粉末冶金摩擦材料制品所需要的压制压力为600～800MPa,当使用低压压制时为了达到所需的压坯密度、硬度及各项物理性能,可适当增加压制次数,从而同样能达到改善压坯物理性能的目的。     

粉末温压成形过程中的力学行为

利用MSC/Marc有限元仿真软件,采用基于更新拉格朗日方法的热-机耦合分析方法,模拟了铁基粉末温压工艺过程,研究了压制成形过程中的力学行为.结果表明:对于圆柱形粉末冶金制品,在获得同等压坯密度的情况下,随着润滑条件的改善,压制力、侧压力、脱模力均有所降低,同时压坯应力分布更加均匀,压坯边角处应力集中现象有所缓解,这对于提高压坯性能特别是力学性能十分有利.     

多层模板粉末压制设备及其液压系统的研制

粉末压制设备是影响金属粉末压坯质量的一个重要因素，为了成形密度均匀无裂纹的金属粉末压坯，本文在分析国内外现有粉末压制设备特点的基础上，设计和制造用于成形具有上二台面和下三台面复杂粉末冶金零件的多层模板粉末压制设备，并根据压制工艺要求设计了适用于多层模板粉末压制设备的液压系统，该系统采用集成油缸驱动多层模架，多层模冲均能独立运动，实现压制复杂的多台面压坯的动作要求．起到改善压坯密度均匀性，避免裂纹产生的作用。     

椭圆截面管件充液压制变形与应力分析

预成形是内高压成形的关键工序,预制坯的形状直接影响到后续内高压成形的缺陷与壁厚分布。针对管件无内压支撑压制时因失稳导致的预制坯截面凹陷与尺寸不可控等问题,提出管件充液压制成形方法。对椭圆截面管件充液压制成形过程进行应力分析与试验研究,将充液压制与传统压制进行对比,分析充液压力和下压量对管件截面应力、壁厚及尺寸的影响。结果表明:管内充液可有效改善压制管件等效应力分布情况,充液压力越大,等效应力分布越均匀;相比于传统压制,充液压制过程中椭圆截面的壁厚变化并不明显,最大减薄处位于直壁部分中间区域,当充液压力为15 MPa时,其最大减薄率为2%;随着充液压力的增大,管件直壁部分的凹痕缺陷逐渐平复消失。     

多层模板粉末压制设备的研制

为了生产密度均匀、无裂纹的多台面粉末冶金零件，设计和制造了用于成形多台面复杂粉末冶金零件的多层模板粉末压制设备，并根据压制工艺要求设计了适用于该压制设备的控制系统。采用集成油缸驱动多层模架，多层模冲均能单独控制，可满足多台面复杂粉末冶金零件压坯的压制动作要求，改善了压坯的密度均匀性，避免产生裂纹。     

粉末冶金模具气压浮动装置的设计与应用

在粉末冶金压制中,为了获得压坯件密度的均匀,就是要解决压模设计中压坯件密度分布的均匀性.可采用凹模、芯杆和上模能和下模能相对移动的模具结构,也就是说采用浮动的模具结构装置.用气压浮动相当于弹簧和橡皮的浮动,浮动压力通过调定气压来进行,而且比弹簧和橡皮的浮动力稳定.与液体浮动力比较,密封简单而且清洁.     

深海液压系统X形橡胶圈密封性能分析

利用ANSYS软件建立深海环境下工作的液压系统的X形圈密封结构的二维轴对称模型,计算X形圈在不同密封状态下的应力分布,分析压缩率、密封压力、摩擦因数等因素对其密封性能和相关应力的影响。结果表明:应力随压缩率、密封压力、摩擦因数的增大而增大;静态密封时,X形圈内侧与密封槽会形成密闭空腔,不适合应用于深海环境;承载密封时,密封压力对接触应力、等效应力、剪切应力的影响依次减小;滑动密封时,摩擦应力逐渐趋于稳定,且密封压力和摩擦因数对摩擦应力影响较大。     

基于正交试验设计的滑动摩擦性能研究

以正交试验方法设计销盘摩擦副滑动摩擦磨损的试验方案,在MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机上研究载荷、速度、时间对摩擦因数的影响。通过极差分析和方差分析得到上述因素对摩擦因数影响的权重次序,结果表明载荷对摩擦因数具有最显著影响。建立销盘摩擦副的几何模型,运用有限元分析软件ANSYS仿真分析载荷变化对接触应力的影响,结果表明,接触界面的压力分布不均匀,呈现中间小、边缘大的态势;接触应力数值大小随载荷变化而改变,但应力分布形态不受其影响。     

氮化硅陶瓷球冷等静压过程有限元模拟及试验验证

利用Abaqus软件对氮化硅陶瓷球的冷等静压(CIP)成形过程进行了数值模拟,分析了氮化硅陶瓷球在CIP成形过程中致密度的变化和粉末颗粒的流动规律,研究了其应力分布,并进行了试验验证,结果表明:在CIP成形过程中,致密化曲线可分为4个阶段,相对密度的分布存在环形密度差现象,试验证明该工艺可以改善氮化硅陶瓷球压坯密度和组织结构分布的均匀性。     

深水测试防喷阀主密封副接触特性研究

为探讨深水测试防喷阀的阀座结构和密封副材料对密封性能的影响,考虑O形密封圈和流体静压对密封力的影响,建立深水测试防喷阀密封力学模型,分析在测试作业中的密封力学特性。建立密封结构的有限元模型,分析密封槽位置、密封面宽度、材料弹性模量、摩擦因数对密封比压和密封面上Mises应力的影响规律,并通过理论公式验证分析模型的正确性。研究表明:随着密封槽离密封面距离的减小,密封面中径附近的密封比压和Mises应力均增大,随着密封面宽度的增加密封比压和Mises应力均减小;阀座材料的弹性模量对密封比压和Mises应力的影响很小;随着摩擦因数的增大密封比压减小而Mises应力增大,当摩擦因数超过0.8后对密封比压和Mises应力的影响很小。研究表明,密封槽位置、密封面宽度和摩擦因数能够局部调节密封比压分布和密封面上的Mises应力分布。     

碳化硅陶瓷摩擦磨损性能及摩擦过程中接触应力分析

采用MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机,以全因子设计的方法研究干摩擦条件下,载荷和转速两因素对摩擦因数与磨损量的影响。摩擦因数与磨损量的方差分析结果表明,转速对摩擦因数的影响更为显著,而载荷对Si C磨损量的影响更为显著。结合ABAQUS有限元分析软件对Si C陶瓷与45#钢的摩擦过程进行模拟仿真,得到摩擦过程中接触区域的应力分布,同时还探讨Si C陶瓷的磨损机制。结果表明:Si C陶瓷表面的最大等效应力位于接触区边缘,最大拉应力位于滑动前方,最大压应力位于滑动后方;不同应力下Si C陶瓷表面的磨损机制也不一样,主要表现为黏着磨损、磨粒磨损、犁沟磨损。     

基于AutoForm的天地盖成型起皱仿真研究

为了解天地盖工件的成形起皱机理,以995铝合金为研究对象,通过有限元分析方法,利用Auto Form软件定量模拟坯料在不同形状、压边力、冲压速度、摩擦因数、圆角半径和凸模工艺面宽度下的成形起皱。结果表明：与长方形和圆角形坯料相比,采用切角的八边形坯料可以减轻工件的成形起皱;冲压速度对工件的成形起皱影响较小,几乎可以忽略不计,而压边力、摩擦因数和圆角半径的影响则相对较大,选用较大压边力、摩擦因数和圆角半径可以减轻工件的成形起皱;凸模工艺面宽度越小,工件成形起皱越小。该研究结果为实际生产提供了理论依据。