一种新型辗环机装置

先参照图1,辗环机具有一对径向辊子,是由一个主辗压辊1和可相对主辗压辊1调整的芯辊2组成。在径向辊的对面有一对截去锥形顶端的轴向辗压辊。下锥辊由马达带动,而图中没有表示出来的上锥辊是从动辊,能相对于下锥辊调整,以便当主辗压辊1在机架里固定。当环件直径扩大时,锥辊3的顶点4总是保持在环件的中心线上。一对锥辊装在机架里,可以沿水平方向移动,以便当被辗的环件最终半径大于锥辊母线时可以继续辗压。另一种设计,是采用足够长的锥面,锥辊3可以固定在机架里,而径向辊子1、2随环件直径增大可以在机架上向外移动。     

错位环轧工艺

错位环轧工艺是在环件外周的适当位置安置两个辗压轮,同时在环件内孔的两辗压轮与环件接触处之间的近中部位置错位安置一个芯辊,外周的大辗压轮由电动机拖动旋转,它带动环件、芯辊和小辗压轮旋转,构成环轧,外周的两个辗压轮和内孔中的芯辊,在径向发生相向连续的进给运动的过程中,保持内外三个轧辊的错位状态,在此状态下,它们的径向压力难以穿透环件的壁厚,环件壁厚处于未锻透的状态,在轧制过程中,环件的断面面积变化不大,在咬入条件满足时,环件外周及内孔表面的局部连续受压,迫使环件外周表层金属发生轴向流动变形,去充填模具型腔,形成与模具型腔相对应的较复杂的断面形状。     

立式辗环机的芯辊转动装置

目前,国内外各种辗环机的芯辊都是由主辗压轮通过被辗的环件而带动旋转的.对普通立式辗环机而言,环坯是立套在芯辊上,主辗压轮的切向摩擦力就必须大于环坯和芯辊及下支承的转动惯量及其他转动阻力,否则主辗压轮不仅不能带转环坯,反而压入环坯外表面形成凹坑,从而使辗环过程无法进行.尤其对内外圆偏心较大的大型环坯,带转更加费力,这也是...     

冷辗扩芯辊受力及对其寿命影响分析

环件冷辗扩是一种先进的塑性加工工艺,而芯辊的使用寿命直接影响着冷辗扩的加工效率和生产成本。本文归纳总结了芯辊在环件闭式轧制中的受力状态,分析了芯辊所受力在辗压过程中的变化规律,为芯辊的材料选择和寿命预测提供理论依据。     

摩擦对异形环件热轧变形影响的有限元探讨

基于Simufact建立了大型异形截面环件辗扩成形过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了驱动辊、锥辊、芯辊摩擦系数对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律,结果表明,驱动辊摩擦系数与锥辊摩擦系数的增加均有利于外径的增加,而芯辊摩擦系数的增加则有利于内径的增加;驱动辊摩擦系数的增加会同时增加环件的径向与轴向轧制力;驱动辊摩擦系数的增加可以使环件内外表面等效应变更均匀,使变形更均匀,可以在一定程度上使塑性区更容易穿透环件壁厚。     

端面无支撑芯辊模态及其动力响应有限元分析

利用NX Nastran对轧制矩形截面环件所用的端面无支撑芯辊进行了模态分析数值计算,得到了芯辊约束工况下的前6阶固有频率和模态振型,详细分析了各阶模态振型对芯辊工作状态的影响。简化轧制过程芯辊的受力模型,模拟分析芯辊在3种不同轧制时间作用下的节点位移与应力随时间的变化规律。同时对3种时域轧制力信号进行傅里叶变换,分析轧制力信号的频域组成对芯辊振动的影响。研究表明:芯辊的工作转速远低于其1阶临界转速,轧制过程不会引起芯辊的共振;芯辊的前6阶固有频率处于声波范围内,易造成噪声污染;轧制力相同时,不同轧制时间对芯辊的位移与应力响应无影响;轧制力信号的频域组成不会引起芯辊的共振。     

5CrNiMo热环轧芯辊断裂失效分析

针对5CrNiMo芯辊在环件轧制过程中出现的断裂失效问题,采用断口宏观和微观形貌观察、化学成分检测、金相检验和硬度测试等方法对断裂芯辊进行分析。在理化试验的基础上,运用微观断裂机理和数值模拟对芯辊的断裂原因进行分析。研究结果表明,5CrNiMo芯辊断裂的原因是由于芯辊热处理不当,导致芯辊表面疲劳抗力低,在环件轧制过程中承受循环应力而在表面形成疲劳源并逐步扩展,最终导致芯辊断裂。因此提出严格控制芯辊的热处理工艺参数和采用表面喷丸来提高芯辊疲劳寿命的解决措施。     

大型L型截面环件轧制过程中折叠缺陷形成机理的数值模拟

采用Deform有限元软件,根据芯辊斜角角度不同建立了L型截面环件轧制过程的三维有限元模型。对模拟结果进行了分析,研究了L型截面环件在不同芯辊斜角角度时环件内的金属流动规律,分析了L型环件中同一截面上不同位置处的金属流动状态,揭示了轧制过程中折叠缺陷的形成机理。同时比较了不同芯辊斜角角度时L型环件的模拟结果,测量了不同条件下L型截面环件中出现的折叠深度。结果表明,在芯辊的工作辊上添加不同角度的斜角后,在一定程度上降低了环件内折叠的程度,但斜角的角度不宜过大,否则环件在轧制过程中会出现偏斜,影响后续成形。     

多功能辗环机

多功能辗环机是对普通立式辗环机(扩孔孔)的改进,它保留了立式辗环机的床身、主辗压轮和芯辊等主要结构,但对推力轮和信号轮的安装、调整和操控方法作了较大的变化,将它们安装在杠杆上并由油缸拖动沿弧线进入或离开工作位置,适用于生产辗扩比大小不同且外形复杂的环件,兼有辗环机和多点径向辗压机的功能.扩大了立式辗环机的应用范围,提高了工作效率.     

TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

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。     

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。     

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。     

大型环件径轴向轧制成形技术研究和应用

轧制原理与特点 大型环件径轴向轧制的工作原理如图1所示．轧制过程中,驱动辊在电机驱动下绕自身轴线作主动旋转运动．芯辊在液压装置作用下作径向进给运动和从动旋转运动．     

2219铝合金异形截面环件轧制的数值模拟

对2219铝合金试样进行了热压缩实验,获得了合金在不同应变速率(0.01～10 s-1)以及温度(350～500℃)下的真应力。根据环件的咬入条件以及塑性锻透条件确定了芯辊进给范围,再根据轧辊之间的几何关系确定了轧制过程中导向辊的位置以及锥辊的位置。将2219铝合金的真应力-真应变结果输入ABAQUS/Explicit有限元软件的材料属性模块中,通过已建立的轧辊控制数学模型编写了VUAMP子程序,各个轧辊通过VUAMP子程序进行了控制,建立了异形截面环件轧制过程的热力耦合有限元模型。分析了异形截面环件轧制过程中环件长大以及等效塑性应变和温度分布的变化规律。     

用Abaqus分析压下量对塑性铰位置的影响

环件径向轧制的非稳态因素导致环件位置、塑性铰位置、尺寸大小动态变化.运用Abaqus软件,对环件径向轧制过程塑性铰研究表明:塑性铰的动态变化受到压下量的影响.无导向辊径向轧制时,在开始阶段没有塑性铰,随着芯辊的不断进给而出现塑性铰,而且塑性铰位于与轧制区域相对的环件直径的另一端,且偏向轧制出口区域一侧.     

径轴双向立式辗环机

径轴双向立式辗环机是当今广泛应用的立式辗环机(扩孔机)的创新和发展。其设置了全液压传动的轴向辗压部件,并与径向辗压机构协同工作,率先使立式辗环机具备了对环件同时进行径向和轴向辗压的功能,完全消除了环件两侧面的毛刺和端面凹陷等缺陷,提高了环件的制造精度,节省了材料和后续的机加工费用,并大大提高了模具的通用性,降低了生产成本,将成为只能进行径向辗压的立式辗环机的更新换代产品。     

环件轧制过程抱辊力差值的分析

介绍了一种新型立式辗环机双辊弧线运动模式,对主轧制阶段进行了受力分析。结果表明:在轧制过程中,两侧抱辊压力的数值不相同,存在一个压力差,导致产生这一差值的因素是主辊和芯辊共同作用产生的横向作用力以及由于不良环坯引起的轧制过程窜动。并用生产过程轧制参数进行验证,发现壁厚一侧抱辊的压力比另一侧大0.2MPa左右。     

异形环件轧制的表面流线缺陷分析与控制研究

由于变形的不均匀性,异形环件环轧时极易出现各种缺陷。以某钛合金异形环件轧制出现的表面流线纹缺陷为例,利用数值模拟分析了成形过程的材料流动,并与物理实验进行对比。通过对比环轧工艺参数与速度场分布、参考点速度差的关系,探讨了产生表面流线纹的主要原因,进而得到了优化的环轧工艺参数,即芯辊进给速度为0.35 mm/s、驱动辊转速为20 r/min、驱动辊半径为500 mm。结果表明,调整轧制进给策略后,制件表面纹路完全消除,成形效果得到极大改善。     

辗环过程动力有限元分析中的抱辊约束

在辗环过程中，抱辊起着稳定轧制过程，使环件中心始终保持在主辊与压力辊的中心连线上，并起到矫正环件不圆度的作用。本文采用动力有限元分析方法模拟辗环过程，提出了抱辊约束的施加方法，推导了用惩罚法施加抱辊约束的详细公式，对比了有抱辊约束和无抱辊约束的有限元计算结果。