基于有限元法的铝合金四通阀多向加载成形过程中的变形特征分析(英文)

采用数值模拟方法,研究7075铝合金四通阀体类零件在多向加载成形条件下成形过程中的材料变形特征。结果表明:四通阀多向加载成形过程中存在正挤、反挤、正挤和侧挤复合、反挤和侧挤复合等4种变形模式。在不同成形阶段,表现出的变形模式依赖于加载路径。一般在变形初期会发生正挤或反挤的变形行为;在变形中期以反挤变形模式为主;在变形终期一般会发生反挤、正挤和侧挤复合变形模式。为提高型腔填充稳定性和减少成形缺陷,在变形初期和中期,应增加侧挤变形行为;在变形终期应减少或避免正挤变形行为。     

铜合金三通多向加载挤压成形工艺数值模拟与试验

利用有限元分析软件MSC-Superform模拟铜合金三通多向加载方式的成形过程。通过对多向同步、分步、顺序加载3种不同成形方式的模拟,得出了多向分步加载成形为较佳的工艺方案。根据模拟的工艺参数进行试验,验证了铜合金三通成形工艺参数、模具结构的正确性及可行性,可为类似零件的成形提供参考。     

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。     

AISI-5140三通阀多向加载成形开裂预测

三通阀体多向加载成形是一个多参数作用,多工步、多模具约束的高温变形过程,材料受力状态和流动行为复杂,变形不均匀性严重,易于产生开裂等缺陷。文章首先研究并确定了,适用于AISI-5140三通阀多向加载成形过程中的开裂预测准则为Cockcroft-Latham准则,计算出AISI-5140材料的临界损伤值为0.881;随后以材料损伤峰值为指标,采用正交试验设计与有限元模拟相结合,对发生开裂的趋势和区域进行了分析和预测。结果表明,成形末期三通阀肩部圆角偏上区域材料的损伤值达到峰值,易于发生开裂;成形过程中的开裂趋势随着凹模圆角减小和摩擦增大而增大;加载速度越大,发生开裂的趋势越小,该文条件下,当加载速度低于15mm/s时,易发生开裂。对于给定坯料成形内径不同的三通阀,损伤峰值随着三通阀内径的增大而增大,即开裂趋势增大;对于内外径比相同的三通阀,成形过程中的损伤峰值随着其外径的增大而降低,即开裂趋势减小。     

等径三通多向加载挤压成形模拟研究

通过数值模拟的方法分析模具加载方式、坯料温度和模具加载速度对等径三通挤压成形过程的影响规律,优选出合理的工艺方案。     

模具加载方式对不规则阀体多向模锻工艺的影响

为提高一种复杂不规则阀体的性能和生产效率,设计了一种多向模锻生产工艺,并通过建立高温下的材料压缩仿真模型和多向模锻有限元分析模型,利用Deform-3D软件模拟了不规则阀体的成形过程,分析了不同模具加载方式对阀体成形结果、阀体温度分布、各凸模载荷变化、最小合模力以及各模具温度的影响。结果表明：第1种加载方式成形困难,容易产生毛刺和锻造不满等缺陷,第2种加载方式易产生折叠缺陷,而第3种、第4种加载方式可有效避免成形缺陷,并且第4种加载方式对提高阀体质量和模具寿命更有利。最后,利用多向模锻液压机进行了各加载方式下的阀体成形试验,通过试验与模拟对照验证了分析过程的准确性,同时,在合适的工艺下获得了表面平滑、尺寸合格、纤维流线均匀且无折叠、毛刺等缺陷的阀体锻件,该研究能有效推动各类阀体生产工艺的发展。     

三通阀体零件多向主动加载成形过程数值模拟

利用有限元分析软件Msc.marc来模拟三通阀体零件多向主动加载成形过程.通过对多向主动加载、多向分步加载、多向顺序加载三种不同成形方式的时间-速度图、等效应变云图以及加载过程中做功、挤压力曲线的比较.得出多向分步加载时挤压力曲线平滑,对模具损伤较小,而且不会出现金属折叠,为最佳的工艺方案.通过速度矢量图论述了多向分步加载时金属的流动规律.     

三通阀体类零件多向加载整体成形发展与展望

针对传统三通阀体类零件成形工艺的不足,分析了国内外有关三通阀体类零件成形工艺及装备研究现状,提出了多向加载整体成形三通阀体类零件的工艺,并指出该成形工艺在工业设计生产中具有广泛的应用前景.     

基于DEFORM的履带板多向主动加载成形数值模拟

利用有限元分析软件DEFROM-3D来模拟履带板多向主动加载成形过程。通过对多向顺序加载、多向同步加载、多向分步加载三种不同方式的充型和飞边情况图、等效应力极值-时间曲线图以及上凸模载荷-行程曲线图、侧凸模载荷-行程曲线的比较,得出了多向顺序加载为最佳工艺方案。     

三通件多向加载成形热力耦合有限元分析

多向加载是通过在轴向和侧向同时或顺序地施加载荷,可以一次成形出多个方向上具有空腔的复杂构件,减少了加工工序,且提高了成形质量,为高效率、高质量成形复杂整体构件(如三通件)提供了有效途径。然而,三通件多向加载成形影响参数多、机理复杂,本文基于DEFORM-3D,建立了三通件多向加载成形热力耦合刚粘塑性有限元模型,并验证了其可靠性。在此基础上确定了加载方案,获得40Cr钢三通件多向加载成形过程中行程载荷曲线及速度场、温度场、应力-应变场的分布规律。结果表明,按本文确定的加载方案,成形初期在水平支管上出现明显的分流线,分流线处易出现裂纹;水平支管先于垂直支管成形完毕,在水平支管成形完毕时水平冲头的载荷迅速升高,而当整体成形快完毕时,水平冲头和垂直冲头的载荷都急剧升高;成形过程中坯料芯部为大变形区,变形速率大,塑性变形热使坯料芯部出现明显温升。该研究为三通件多向加载成形工艺参数的优化,以及缺陷的控制,提供了指导。     

Finite element simulation of aluminum alloy cross valve forming by multi-way loading

Deformation behavior, temperature evolution and coupled effects have a significant influence on forming process and quality of component formed, which are very complex in forming process of aluminum alloy 7075 cross valve under multi-way loading due to the complexity of loading path and the multiplicity of associated processing parameters. A model of the process was developed under DFEORM-3D environment based on the coupled thermo-mechanical finite element method. The comparison between two process models, the conventional isothermal process model and the non-isothermal process model developed in this study, was carried out, and the results indicate that the thermal events play an important role in the aluminum alloy forming process under multi-way loading. The distributions and evolutions of the temperature field and strain filed are obtained by non-isothermal process simulation. The plastic zone and its extension in forming process of cross valve were analyzed. The results may provide guidelines for the determination of multi-way loading forming scheme and loading conditions of the forming cross valve components.     

钛合金整体隔框等温成形局部加载分区研究

钛合金大型整体隔框在航空航天领域得到了越来越广泛的应用,等温局部加载为这类构件的成形提供了新的途径。等温局部加载过程复杂并且存在着加载区、未加载区和过渡区以及不同加载区之间的转换,合理的局部加载分区,是保证成形过程实施和成形质量的关键,文章研究并提出了局部加载分区的总体原则,随后基于DE-FORM3D有限元软件,采用数值模拟方法研究了局部加载分区(大小、位置)对TA15钛合金整体隔框成形过程的影响规律。结果表明,局部加载分区对未加载区材料错移的影响是短程效应,合理的分区可有效控制未加载区材料错移和降低总体成形载荷;分区对材料总体变形量和变形均匀性影响不大;采用筋上分区有利于提高筋的充填性能并可避免毛刺的产生,从而可提高了过渡区成形质量。     

枝杈类壳体零件多向主动加载成形模具结构参数优化

采用多向主动加载成形枝杈类壳体零件具有很大的优越性,但是最大的困难就是产生飞边。该文开发了一种曲面分模型式的凹模,并通过对主动加载模具的结构参数(凸体的长度、宽度以及凹模下部锥度)进行优化,分析了各自变化条件下飞边产生的情况和各自变形的均匀程度。并结合模拟的充填情况得到了最优的模具结构参数和此类模具结构的设计准则,为多向主动加载,以及模锻过程中减小飞边甚至避免产生飞边提供了理论依据。     

T91楔横轧成形过程的数值模拟与分析

以楔横轧理论为基础,结合工业生产中的实际情况,应用Deform-3D有限元分析软件对T91轴类件的楔横轧成形过程进行数值模拟。通过对轧制过程中金属流动进行分析,阐述了楔入、展宽和精整3个阶段应变、温度和速度的变化规律,并在H500轧机上进行了实验,验证了模拟轧制的正确性。模拟和实验结果表明,楔横轧T91是可行的;轧后零件横截面上等效应变由外表面向心部先减小后增大,温度由外表面向心部逐渐增高,轧制过程中所能达到最低温度约880℃,最高约1185℃;纵截面上应变和温度均由轧件中间对称面向料头部分逐渐减小,轧制过程中所能达到的最低温度约1090℃,最高约1185℃。     

工艺参数对楔横轧一次成形气门毛坯螺旋痕的影响

采用楔横轧工艺,在轧制过程中轧件的已轧表面经常产生带倾斜角螺旋状凹痕缺陷。为解决气门毛坯材料5Cr21Mn9Ni4N应用楔横轧轧制更易出现表面螺旋痕的问题,以DEFORM-3D 6.0软件为有限元模拟工具,对不同工艺参数下轧件跟踪点的应力场进行研究。在楔横轧H500轧机上进行不同工艺参数轧制实验,计算每个轧件螺旋度,并对其进行比较分析。由有限元模拟结果和实验结果得出,对轧件表面螺旋痕影响最大的是成形角,其次是斜楔尖部圆角,再其次是展宽角。工艺参数对表面螺旋痕影响规律是,随成形角的增大,表面螺旋痕先减小,后增大;随斜楔尖部圆角和展宽角的增大,表面螺旋痕减小。并得出,在其他参数已确定的情况下,成形角取28°、展宽角取8°40′、斜楔尖部圆角取10mm时,楔横轧轧制气门毛坯不容易形成表面螺旋痕。     

凸轮轴板式楔横轧精确成形过程仿真

利用板式楔横轧加工工艺精确轧制凸轮轴,简述了凸轮轴板式楔横轧精确成形的原理;利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对凸轮轴板式楔横轧轧制的数值模型进行模拟仿真,得到了较为理想的凸轮成形结果;分析了凸轮体在轧制过程中的应变分布状态,得出了轧件的金属流动为轴向螺旋式.模拟结果表明:利用带有特殊曲面的板式楔横轧模具精确成形凸轮轴是可行的.     

汽车顶盖前横梁拉延成形工艺数值模拟分析

汽车顶盖前横梁零件的拉延成形容易出现大面积成形不足、局部起皱和破裂。采用有限元分析软件Dynaform对零件拉延成形进行数值模拟,研究该零件拉延成形不足、起皱和破裂的原因及解决措施。研究结果表明,合理的拉延筋设置和压边力调整可以解决零件拉延成形不足、起皱和破裂的问题;汽车顶盖前横梁的拉延成形最佳模具设计参数及成形参数组合为:压边力1000 k N,并需设置半圆形拉延筋,摩擦系数取0.13,凸凹模间隙取0.88。最后通过生产实际结果验证了模拟参数组合的可行性。