基于CAE的汽车铝合金控制臂锻造成形工艺

以某汽车右上控制臂为研究对象,选用6082铝合金为锻造材料,分析了产品的结构特点及成形难点,确定了其成形工艺为两道次辊锻、两工位弯曲、预锻和终锻。根据锻模设计理论,采用Solidworks软件设计各道次模具,并通过Deform软件对6082铝合金控制臂成形过程进行模拟,从温度分布、等效应力应变以及金属流动等角度分析了各工序的成形情况。针对成形方案中变形程度最大的预锻工序,采用控制单一变量的方法,分析了坯料始锻温度及摩擦因数对预锻成形的影响。结果表明：预锻时,随着始锻温度的增加,平均等效应力减小,始锻温度在450～490℃时更合理;改善润滑,减小摩擦因数使得模具载荷降低,锻件的最大等效应变减小,有利于成形且提升模具寿命。最后,基于模拟结果结合实际生产进行了试验,得到了与模拟结果相吻合的成形锻件。     

盘形滚刀刀圈锻造金属流线数值模拟研究

为了研究盘形滚刀刀圈锻造过程对金属流线的影响,基于塑形成形软件,建立了盘形滚刀刀圈锻造过程模型,通过改变始锻温度、锻造速度和其他主要参数,得到各参数对刀圈金属流线的影响,研究结果表明:锻造速度和始锻温度对金属流线的影响不大,在制坯过程中,摩擦因子、变形程度以及始锻高度对金属流线影响较大,增大摩擦因子、增大变形程度以及降低始锻高度对金属流线有优化作用,其中当始锻温度1 150℃,锻造速度15 mm/s,摩擦因子取0.5,变形程度80%,始锻高度不低于80 mm时能得到最佳成形效果。     

钼粉烧结体高压扭转成形过程的数值模拟

高压扭转成形产生剧烈的塑性变形,有利于烧结体致密化,不同的工艺参数下材料的变形不同,使得其致密效果也不相同,严重地影响着烧结材料的成形质量和使用性能。本文运用有限元软件对钼粉烧结体高压扭转成形过程进行了分析,研究了成形过程中材料的塑性流动,讨论了温度、摩擦因数、扭转角速度对坯料应变分布情况的影响。结果表明:相对于致密材料,烧结材料高压扭转发生更大的变形;摩擦因数对等效应变、变形均匀性的影响最显著,摩擦因数和扭转角速度的增加促进应变增大,而摩擦因数大于0.8时,其影响减弱;温度在300~450℃对等效应变和变形均匀性的影响不显著。     

基于RSM与PSO结合的同步器齿环热精锻工艺参数优化

为提高同步器齿环热精锻成形的材料利用率,提出一种基于响应面模型(Response Surface Method,RSM)与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)结合的工艺参数优化方法。分别选择坯料始锻温度、压制速度、摩擦因子和坯料高度作为设计变量,并借助数据归一化法和线性加权法等数据处理方法,建立齿环热精锻成形综合加权评分值与主要工艺参数的响应面模型,在可行域范围内,采用粒子群算法,寻找响应面模型的最优解。结果为:坯料始锻温度T=725℃,压制速度v=200 mm·s-1,摩擦因子μ=0.4,坯料高度h=15.5 mm。最后,通过CAE分析和生产试制进行验证可知,齿环锻件充填饱满,未见折叠缺陷,材料利用率提高了9.44%。     

基于灰色系统理论的同步器齿环的成形工艺研究

针对铜质同步器齿环热精锻成形的材料利用率低、成形载荷大的问题,基于FORGE软件对齿环热精锻成形工艺进行研究。基于金属塑性成形理论,分析齿环成形过程中金属的流动规律。以坯料始锻温度、摩擦因数、坯料内径和坯料高度为变量,设计了4因素4水平正交试验,获得最大成形载荷、内外飞边径向尺寸数据。结合灰色系统理论对齿环热精锻成形工艺参数进行优化,获得最优工艺参数组合并进行工艺试验。试生产结果表明,齿环充填饱满、无折叠和开裂缺陷,材料利用率提高至63.73%,验证了优化工艺参数组合和灰色系统理论优化方法的可行性。     

6063铝合金半固态反挤压数值模拟

对采用近液相线半连续铸造方法制备的6063铝合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验。根据试验获得的不同温度与应变速率下的应力-应变曲线,采用有限元软件DEFORM-3D对温度为615～625℃、应变速率为0.1～5.0s-1、最大变形程度为60%条件下的半固态铝合金反挤压成形过程进行了数值模拟。研究了变形程度、变形温度、凸模速度、摩擦因数对成形过程的影响,并对变形工艺参数进行了优化。结果表明,随着变形程度增大,处于大变形区内的材料流动速度与方向变化明显,小变形区也逐渐参与变形,变形的不均匀性更加明显。随凸模速度的增大,坯料流动速度加快,整个变形的不均匀程度加剧,对成形不利。随着变形温度的升高,处于大变形区内的材料等效应变明显增大,而材料各点的等效应力均有所减小。摩擦条件对材料变形的影响不显著。     

基于数值模拟的重汽前梁终锻坯料的优化研究

为进一步优化车轴模锻成形工艺,选取某一型号载重汽车前轴作为研究对象,对滚拔-弯曲后的模锻坯料进行终锻成形工艺数值模拟。本文主要分析了某载重汽车前轴整体热模锻成形过程中影响成形质量的主要工艺参数,应用三维实体建模软件UG设计模锻模具,导入有限元分析软件DEFORM-3D中,建立模锻有限元模型,对弯曲成形后的坯料进行仿真模拟,得出变形区应力应变分布以及金属流动规律,最终获得最佳终锻成形方案,为后续终锻坯料结构改进、各工序工艺参数优化及模具设计提供理论指导。     

Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造的数值模拟

对Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造过程进行了数值模拟,研究了其在锻造温度800～1200℃内的应力、应变及密度的变化规律,并分析了不同温度对它们的影响。结果表明,锻件的等效应力在整个镦粗过程中分布的不均匀,始锻温度对Laves相NbCr_2合金中间部位的应力影响更加明显;锻件的应变分布有明显变化,增大始锻温度可以使Laves相NbCr_2合金坯料的变形均匀性提高;锻件能够较好地完成致密化过程,锻造结束时平均相对密度,接近于1,始锻温度上升有利于密度的分布更加均匀。     

高压扭转制备钛合金的工艺参数分析

为了进一步提高钛合金的综合力学性能，采用无约束高压扭转工艺对钛合金坯料进行了大塑性变形。采用有限元模拟方法对在轴向压力为3 GPa、剪切摩擦因数为1.0、扭转速度为0.628 rad·s^-1、扭转时长为10 s的条件下坯料的流动、表层等效应变、坯料的厚度和直径进行了分析。得出有限元模拟高压扭转的一般规律，即扭转后的钛合金的等效应变分布曲线呈“M”状分布。在上述条件不变的情况下，依次改变单一变量，分析参数对坯料变形的影响。结果表明，高压扭转后钛合金的等效应变分布曲线依然呈“M”状，且随轴向压力、剪切摩擦因数和扭转圈数的增大，坯料厚度减小，坯料直径增大。为了验证模拟的准确性，在仿真的基础上进行了实验研究，探究了变形后坯料厚度、直径以及硬度的变化，进一步说明了模拟的准确性。同时，变形后的坯料在力学性能方面有明显的改善，扭转参数和摩擦因数的不同会影响工件的变形程度。采用较大的剪切摩擦因数，增加轴向压力，可以获得变形大的工件，其力学性能也相对突出。     

航天用超大规格GH4169高温合金螺栓热镦工艺

为研究一种航天用超大规格GH4169高温合金螺栓热镦工艺，利用热模拟试验机对材料进行了高温压缩实验，分析了不同变形温度和应变速率对材料变形抗力的影响，并对GH4169高温合金螺栓的热镦成形过程进行了数值模拟，分析了成形过程中等效应力场分布、损伤值分布、金属流线分布、摩擦因数对成形载荷的影响，最后进行了工艺实验。研究结果表明：应变速率一定时，随着变形温度的升高，材料的变形抗力逐渐降低；变形温度一定时，随应变速率的增大，材料的变形抗力逐渐增大；摩擦因数μ=0.3时成形过程中的最大载荷为3.56×10⁶ N,摩擦因数μ=0.5时成形过程中的最大载荷为4.11×10⁶ N。工艺实验得到的GH4169高温合金螺栓锻件充填饱满，尺寸符合要求，未发现锻造缺陷，符合航天领域使用需求。     

复杂形状LPG钢瓶阀体锻造加热研究

为了满足液化石油气(LPG)行业对于钢瓶阀门阀体较高的质量要求,从铜锌合金二元相图出发,给出HPb59-l合金在阀体锻造过程中的始锻温度制定原则,并提出了在生产实践中需根据不同批次的元素成分确定具体的始锻温度范围,即:Zn质量分数为41％时,取始锻温度上限为730 ℃、下限为710℃;Zn质量分数为42％时,取始锻温度...     

简单轴盘类零件的差温无模锻造模拟分析

模拟了轴盘类零件的差温无模锻造成形过程,通过分析坯料变形过程中的温度场、位移场、应变场以及应变速率场的分布情况,研究了加热高度和坯料高径比在轴盘类零件差温无模锻造成形中的影响,同时总结出了一些成形规律。     

差温无模预成形锻造的有限元模拟研究

利用热力耦合有限元方法 ,对AISI10 4 5钢圆柱体坯料在环形加热源局部加热下的差温无模预成形锻造过程进行了模拟研究。模拟结果表明 ,在坯料中获得和控制大梯度分布的不均匀温度场是实现无模预成形锻造的关键。复杂零件成形必须合理地组合加热源和冷却源 ,以便产生所需的温度梯度场。在快速变形条件下 ,变形过程中的持续加热对金属的流动影响甚微 ,变形前的温度分布基本上决定了金属的流动 ,但在慢速变形条件下 ,变形过程中的持续加热对金属的流动产生一定的影响 ,其影响程度视零件复杂程度而异。从该文研究结果可以预见 ,差温无模锻造可以发展成为一种无模锻造制坯新工艺     

多孔烧结材料锻造镦粗成形致密的特性研究

粉末锻造是一种新型高性能的精密塑性成形技术，但其成形时的特殊性导致目前缺乏完善的、普遍适应的粉末锻造成形理论。通过对还原铁粉烧结多孔体预成形坯锻造镦粗成形致密实验，研究了不同初始相对密度、不同高径比、不同摩擦条件对预成形坯锻造镦粗成形、致密的影响规律。得到了粉末锻造镦粗的断裂极限准则，绘制出了断裂极限应变迹线，并着重分析了初始相对密度、高径比和摩擦因子对镦粗断裂极限的影响，确定了镦粗成形极限工艺参数曲线。实验研究结果为粉末锻造预成形坯与模具的设计、工艺参数的优化奠定了理论基础，并提供了有价值的实验数据。     

差温无模锻造的三维FEM模拟与分析

为探索差温无模锻造技术在成形齿形类锻件中的应用,首先建立了差温加热的三维温度场有限元分析模型,并通过正交实验法确定了在两种不同加热方式下最佳温度场的工艺匹配,在此基础上进行了两种不同热加载方式的变形模拟.通过变形模拟分析可知:无论采用哪种热加载方式,镦粗锻件局部突出变形都不是特别大.利用差温无模锻造技术来成形具有多个较大局部突出的齿形类锻件有一定的难度,但可作为初锻的一种成形方法.     

某汽轮机叶片材料热变形行为及锻坯参数优化

为提高某叶片锻件质量和生产效率、减少模具磨损,采用热模拟试验研究了叶片材料的热变形行为,建立了材料的高温流动应力方程;以此方程作为材料模型,对叶片的锻造过程进行了数值模拟,优化了制坯工艺参数.试验分析表明,该材料热变形行为符合双曲正弦函数关系;数值模拟结果表明,采用叶根与叶冠成40°角的坯料较优,成形质量与成形载荷对坯...     

316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。     

锻造操作机钳口与热工件间摩擦因数的试验研究

基于锻造操作机夹持热工件的实际工况,将钳口材料ZG310-570和HT350与几种常见的锻件材料组成摩擦副,通过对M-200摩擦磨损试验机进行改造,测试了各摩擦副在常温下的摩擦因数以及高温热试样块温度在降低过程中的各摩擦副间摩擦因数。试验分析表明,试样环ZG310-570与各材料间的摩擦因数小于试样环HT350与各材料间的摩擦因数;随着热试样块温度的降低各摩擦副间的摩擦因数增大。因此,在设计夹持装置时,钳口与热工件间的摩擦因数以热试样块高温下的摩擦因数来选取比较合理。     

Cr12MoV钢密封环毛坯的试制

通过材料试验,确定了Cr12MoV钢密封环的锻造温度范围。生产结果表明,始锻温度为1150℃,终锻温度≥880℃,经2火次均匀变形可以获得合格的密封环锻件毛坯。     

直齿圆柱齿轮温锻成形工艺参数优化

对直齿轮温锻成形过程进行数值模拟,选取不同参数和水平进行正交试验设计,将齿轮的成形力和凹模模具磨损作为2项指标,并基于该2项指标分析试验结果,得出坯料初始温度、模具预热温度、工模间摩擦系数、锻压速度等对成形过程的影响,并获得较优的工艺参数值。模拟结果与实验结果吻合,对实际生产起到了指导作用。