高铁轴承外圈的冷辗扩变形机理研究

为了实现高铁轴承外圈的精确成形,基于冷辗扩基本理论,应用ABAQUS有限元软件,建立了高铁轴承外圈的冷辗扩轧制过程的仿真模型。并对其冷辗扩过程进行了数值模拟,分析了轧制过程应力应变场的演变规律,阐明了变形机理。研究结果为实现和推广高铁轴承冷辗扩轧制成形技术奠定理论基础。     

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.     

多向加载近净成形研究动态

通过主动控制不同方向、不同成形阶段的多向加载条件并配合模具、变形温度等成形条件,可有效控制变形,提高坯料的成形性能,以获得预期的结构形状及组织状态的零件,实现净成形或近净成形,为难变形材料的复杂整体构件的精确塑性成形提供了一条有效途径。多向加载技术在蒙皮拉形、管材挤胀、环件径轴向辗扩、多向模锻等塑性成形工艺中都得到体现,但其工艺通用性差,需要专门的设备,不同成形工艺甚至当成形零件不同时,其变形机理亦迥异。评述了目前多向加栽成形工艺的应用与国内外研究现状,指出了该工艺在体积成形中应用发展需要解决的关键技术问题。     

铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具设计

铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形是多模具约束、多因素影响的复杂成形过程,成形过程中极易出现起皱、破裂等成形缺陷,而模具材料和结构的合理设计对成形质量的影响至关重要。通过分析铝合金小弯曲半径薄壁管的结构特点,结合导管数控绕弯工艺过程,对模具材料选取、模具结构设计及成形仿真等关键技术问题进行了研究,最终确定了铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具的材料、结构形式、尺寸参数,通过数控绕弯成形几何运动仿真、有限元数值模拟与工艺实验,实现了满足设计要求的铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形,证明了小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具的可行性,为工程化应用奠定了基础。     

扩孔变形模式对筒形件成形的影响规律北大核心CSCD

采用数值模拟方法分析了筒形件自由锻马杠扩孔成形过程和热辗扩成形过程,对比分析了两种变形模式对筒形件变形规律的影响。研究结果表明:相同壁厚锻比的条件下,局部加载间歇变形模式的马杠扩孔成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向周期性分布,其大小沿径向从内到外逐渐降低;而局部加载连续变形模式的热辗扩成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向均匀分布,其大小在外径处最高,内径处次之,壁厚中心最低。对比发现:两种变形模式中壁厚中心的等效应变值相当,且热辗扩成形的筒形件壁厚中心的等效应变略大。结合热辗扩成形试验结果发现:在相同壁厚锻比的条件下,热辗扩成形工艺可以替代马杠扩孔成形工艺来成形筒形件,在保证环坯充分锻透的前提下,获得变形均匀的筒形件。     

基于Simufact Forging高铁轮毂锻压成形工艺仿真

基于Simufact Forging有限元分析软件对高铁轮毂成形过程进行了仿真,着重研究了轮毂辗扩过程中的等效塑性应变、等效应力及材料流动。结果表明:高铁轮毂在辗扩过程中材料整体变形基本一致,可以获得较好的力学性能;随着锻压成形不断的进行,轮毂内圈塑性应变逐渐变大;成形过程中整个轮毂应力分布较为均匀。     

内法兰环件辗扩成形尺寸控制方法

尺寸控制是辗扩工艺应用于生产实际所必须解决的一个关键问题。对内法兰环件辗扩过程中的尺寸变化规律进行了研究，指出了现有辗扩设备中尺寸控制方法的不完善之处，建立了内法兰环件精辗位置在线预测的计算公式，给出了径向辗扩成形工件尺寸的控制方法。     

环件冷辗扩组织和淬回火后力学性能的研究

通过对环件冷辗扩变形前后组织的对比实验和热处理后显微硬度的测定,探讨了冷辗扩变形对环件微观组织及淬回火后力学性能的影响,发现冷辗扩加工过程使环件组织中的碳化物颗粒更加细小、均匀,从而对环件热处理后综合力学性能的提高有一定的帮助.通过分析认为冷碾过程主要影响了淬回火过程中碳化物的溶解速度,造成变形与未变形组织中马氏体含量的差异,而显微硬度的变化趋势正好反映了这种差异.     

锥辊辗轧精密成形及数值模拟

锥辊辗轧实现的金属薄板带面内弯曲是一种具有广泛发展前途的金属塑性加工新技术。本文分析了这一成形过程的塑性有机理，在此基础上建立了不均匀压下刚塑性硬化板带面内弯曲变形过程的上限模型，并以ＬＦ２１Ｍ冷轧板为试验材料进行了实验研究。实验结果模拟结果有助于掌握和利用这一先进的柔性加工工艺。     

航空钛合金锻造技术的研究进展

综述了近年来国内外航空钛合金锻造技术的研究进展,介绍了等温锻造技术、精密辗轧技术、大型复杂构件整体成形技术、锻造工艺模拟等国内外研究情况,并讨论了航空钛合金锻造技术后续的研究方向。等温锻造技术应深入研究构件热处理技术、模具设计与制造技术、加热与润滑防护技术;精密辗轧技术应深入研究薄壁环件精确环轧技术、自动控制技术、轧制胀形用工装与模具设计技术、设备控制软件开发技术;大型复杂构件整体成形技术应深入研究复杂构件的增量加载精密模锻技术、多向精密模锻技术、大型锻件组织性能均匀性控制技术及复杂结构件精密制坯技术;同时,应系统开展锻造工艺与装备数字化技术的研究与推广应用,建立基于数值模拟技术的锻造工艺设计方法。     

摩擦对高温合金复杂截面圆环多道次滚压成形不均匀变形作用

在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析;进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大;随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大;导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。     

旋轮参数对铝合金分形旋压的影响规律

铝合金分形旋压是一个复杂的多因素耦合影响的塑性成形过程,研究其旋轮参数对成形过程的影响可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据。基于建立的可靠的铝合金分形旋压三维有限元模型,文章研究揭示了旋轮分形角、旋轮圆角半径、旋轮轴向进给比等旋轮参数对成形过程中的切向拉应力、周向压应力以及成形凸缘的不均匀变形程度和最终壁厚偏差的影响规律。结果表明,增大旋轮分形角,可以消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小和成形精度降低;旋轮圆角半径的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和降低成形过程中坯料开裂失效的可能性影响并不明显,但增大旋轮圆角半径,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度增大和成形精度升高;旋轮轴向进给比的改变,对消除旋轮前方的金属堆积和成形凸缘的成形精度的影响并不明显,但增大旋轮轴向进给比,可以降低成形过程中坯料开裂失效的可能性,可以使得成形凸缘的不均匀变形程度减小。     

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.     

T形截面环件冷辗扩中的应力应变演变特征研究

基于T形截面环件冷辗扩的数值模拟研究,揭示了该工艺中环件的应力应变的演变特征。外环面附近以及与芯辊接触的内环面附近压应力作用较强,而填充部分前端和环件心部拉应力作用较强;随着加工过程的推进,拉应力作用逐渐减弱。在周向上应变分布几乎相同,环件轴向对称面附近的金属产生压缩类变形,而其余金属产生拉伸类变形。环件心部和型槽入口处附近最有可能产生裂纹等缺陷。通过多道次加工或者适当增加每转进给量可降低产生裂纹。     

3D FE modeling of cold rotary forging of a ring workpiece

Cold rotary forging is an advanced but much complex incremental metal forming process with multi-factors coupling interactive effects. Previous researches concentrated mainly on studying the cold rotary forging process of the cylindrical workpiece based on the analytical and experimental methods. In the current work, in order to better investigate and understand the cold rotary forging process of the ring workpiece, a 3D elastic–plastic dynamic explicit FE model of the process is developed under the ABAQUS software environment. Some key technologies of modeling methods are dealt with reasonably and some key forming conditions are also determined properly. The reliability of the proposed 3D FE model is verified experimentally. Through simulation, the distributions and histories of different field-variables such as stress, strain and force and power parameters are investigated in detail. The research results provide valuable guidelines for better understanding the deformation characteristics of cold rotary forging of the ring workpiece. Furthermore, the modeling methods presented in this paper have the general significance to study other rotary forging processes, such as the hot rotary forging process, the rotary forging process of workpiece with complex profile and so on.     

环件冷辗扩技术现状和发展

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。文中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,而在我国还是一个空白。同时,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。     

基于有限元法纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

作为一种连续局部塑性成形工艺,反向滚珠旋压被应用于成形带有纵向内筋的薄壁筒形件。以刚塑性有限元法为基础,采用商业有限元软件DEFORM-3DV6.0,分析了不同变形区的应变状态。并且采用DEFORM-3DV6.0的点追踪技术,研究了金属的流动规律,为纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形奠定了坚实的理论基础。     

环件轧制和摆动辗压精密成形技术

阐明了环件轧制和摆动辗压两种精密成形技术原理和工艺特点。基于成形原理和工艺要求,介绍了轴承环件精密冷轧成形、高压开关环件精密热轧成形、齿轮和凸轮精密冷摆辗成形等典型零件精密成形技术生产应用情况。针对环件轧制和摆动辗压精密成形现状,分析了其技术发展趋势和面临课题。