法兰面焊接螺母冷镦成形孔口折叠缺陷的产生机理研究

法兰面焊接螺母在实际冷镦成形中容易出现孔口折叠缺陷,采用有限元模拟分析与试验相结合的方法对缺陷进行了研究.首先结合现有设备能力及制造成本确定工艺方案;然后通过Deform-3D有限元软件对法兰面焊接螺母冷镦成形中的金属流动过程进行了动态模拟分析,得到缺陷产生的机理,并进一步对缺陷影响因素进行分析;对缺陷产生机理及关键影响因素进行了试验验证,在此基础上提出改进措施.结果表明,孔口折叠是在镦锻成形过程中,凹穴内孔圆柱面的金属流向法兰面,同时上面金属向下流动造成金属回流而成,严重时产生折叠缺陷;无法完全避免金属孔口折叠,但可通过控制成形工艺来减少折叠程度.     

宽轮辋车轮折叠缺陷分析及控制

基于生产试验和数值模拟,对宽轮辋车轮成形的折叠产生机理进行了分析。对摩擦模型进行了修正。结果表明,在宽轮辋车轮成形过程中,轮辋部分的金属外排接触上模后,径向流动滞后而发生翻转形成折叠。通过预成形模具和锻压模具的修改消除了宽轮辋车轮外辋面折叠缺陷。     

宽厚板边部折叠线形成机理及控制方法

边部折叠线缺陷是宽厚板常见的表面质量缺陷之一,使用光镜和扫面电镜对折叠线缺陷的形貌和特征进行分析和观察,通过钻孔试验追踪折叠线缺陷的形成机理,采用倒角结晶器技术来对比分析倒角连铸坯对折叠线缺陷的影响。结果发现:边部折叠线为钢板边部的多条纵向类裂纹缺陷,缺陷内主要为铁的氧化物;折叠线缺陷是在轧制过程中因铸坯角部向表面的侧翻所形成的折叠线;倒角结晶器技术可以有效的控制宽厚板边部折叠线的问题。此外,提高钢水纯净度、控制连铸坯冷却强度、减小横轧展宽量、提高板坯加热均匀性和保证轧制压下量等措施也可以不同程度的改善边部折叠线缺陷。     

筒形件强旋变形流动规律研究

为研究筒形件反旋变形金属流动规律,文章建立了反旋三维刚塑性有限元模型,采用DEORM3D软件对其变形过程进行数值模拟,并进行了BT20钛合金薄壁筒反旋工艺试验研究。模拟结果显示,筒形件反旋时接触区存在一个分流面,分流面一侧的金属沿旋轮进给反方向流动,该流动是筒形件反旋成形所必需的;另一侧金属则向旋压未旋区方向流动。该模型可以合理解释筒形件反旋时金属轴向流动所引起的多种缺陷。     

铝合金筋类零件锻造缺陷分析

针对铝合金筋类零件在锻造过程中产生的折叠、充不满、穿流等各种缺陷产生的原因进行分析.分析结果表明:过渡圆角的大小对折叠和穿筋有较大影响,增大圆角,可减小材料向筋部流动的阻力,改善材料的流动状态,避免折叠和穿筋;各工序间坯料截面面积的匹配也是导致缺陷的原因,合理的坯料截面面积应比该处终锻截面面积大5％～10％,面积太小容易导致充不满,太大又会出现穿流穿筋等缺陷;模具模膛的表面质量会影响材料的流动性能,导致锻件产生充不满和起皮等缺陷.     

形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻数值模拟

提出了锻件毛坯与齿轮形状相似性冷锻法,改善成形质量,同时锻坯中心孔分流,可降低成形力.用三维有限元仿真软件数值模拟圆柱斜齿轮的闭式冷锻过程,确定下端面带凹槽的齿轮锻坯形状,该形状能避免齿轮成形产生的折叠缺陷;通过对材料变形的应变场、应力场、速度场、加载曲线等规律的分析,确定变形严重的应力区和应变最大值分布位置,指出材料成形流动速度差过大,是产生成形折叠缺陷的原因.总之,形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻成形齿轮是可行和有效,具有工程实际应用意义.     

枝杈类锻件挤压成形工艺参数对折叠缺陷的影响分析

针对枝杈类锻件挤压成形中易出现折叠缺陷的现象,通过Deform-3D软件研究了成形参数对枝杈根部金属流动及折叠缺陷的影响。结果表明,金属流速不均匀和金属的汇流是造成锻件折叠缺陷的主要原因;最大折叠长度Llap随冲头底锥相对直径d/D、冲头凸台锥度β的增大而增大;随枝杈根部圆角半径r的增大而减小。改变工艺参数可有效改变枝杈根部金属的流动状态,减小或消除折叠现象,获得无折叠缺陷的枝杈类锻件。试验结果证实了数值模拟的准确性。     

6082铝合金散热器折叠缺陷预测及精锻工艺优化

"折叠"是铝合金精锻件的常见缺陷。利用Deform-3D软件对汽车用6082铝合金散热器精锻成形过程进行模拟,结合成形过程中金属的流动规律及应力应变分布,分析了铝合金精锻过程中折叠缺陷产生的原因。结果表明:模具设计不合理、坯料轮廓选择不当、压下量过大、润滑不均匀等,均可造成金属流动不均匀,以及局部金属充满饱满后回流造成折叠缺陷。通过优化工艺参数、坯料轮廓及模具结构,模拟和实验均获得了无缺陷的6082铝合金散热器精锻件。     

弹壳打凹-平底成形微折叠缺陷分析及改进措施

以某型号弹壳为研究对象,针对初始设计方案中弹壳底部成形后底火室侧壁微折叠的问题,通过微观组织观察和数值模拟确定微折叠产生于打凹成形,而导致微折叠产生的原因为：打凹成形过程中,隔板处金属的径向和轴向流动明显快于内侧壁,导致隔板与内壁连接处圆角的曲率半径持续变小,直至出现微折叠缺陷。同时,该微折叠缺陷在平底成形时保留并随着侧壁金属的轴向流动向下移动,与实际观测到的微折叠缺陷位置相吻合。为提高弹壳成形质量和避免该缺陷问题,提出一种修改打凹成形模具尺寸以改善打凹成形金属流动的改进方案,数值模拟和工艺试验结果均表明,采用改进方案后,打凹壳、平底壳均无微折叠缺陷,其他尺寸达到设计要求,改进工艺方案能够满足实际生产需求,提高了弹壳底部成形质量。     

枝杈类锻件挤压过程折叠缺陷形成研究

枝杈类锻件是工程领域中广泛应用的一种关键零件。采用数值模拟方法揭示枝杈类锻件挤压成形过程中极易出现的折叠缺陷的形成机理,通过节点示踪法追踪了折叠缺陷的演化过程,研究了挤压过程中的应变场、速度场、温度场,获得了挤压过程中金属流动规律,明确了折叠缺陷的形成过程。通过对枝杈类锻件挤压时变形金属的流动规律的试验研究,验证了数值分析及结果的正确性。数值模拟和试验结果表明,通过减小冲头底锥相对直径和摩擦因子或增大模具圆弧外端与冲头环形平面距离,可以有效抑制或消除折叠缺陷。     

基于Deform二次开发的连杆折叠缺陷预测及优化

为解决某厂船用连杆生产过程中产生的折叠缺陷,借助Deform软件进行优化分析,由于Deform自带的折叠角不能准确地预测连杆折叠缺陷,故将折叠概率指数通过二次开发嵌入Deform软件从而对折叠缺陷进行预测,预测结果与实际情况相符,并利用材料流动分析确定了圆角过渡区产生折叠缺陷的原因。探究了坯料圆角过渡区的圆角半径、终锻温度、模具加压速度对折叠概率指数的影响,结合正交实验找到优化工艺参数组合,并在二次开发后的Deform软件中进行模拟,模拟结果显示折叠状况大大改善。最后进行了工厂试生产,所得锻件形状精整,折叠报废率由20.97%降至0.91%,且微观组织和晶粒度均达到了生产要求,验证了工艺优化的有效性,为类似的折叠缺陷优化工作提供了参考。     

管接头锻件的挤压成形工艺研究

对0Cr21Ni6Mn9N钢管接头锻件进行工艺分析,设计了下模镶块,解决了管接头锻件的成形。首次试制时管接头锻件出现了比较深的折叠缺陷。使用Simufact.forming锻造工艺模拟软件对锻件的成形过程进行了模拟。结果显示,在挤压力的作用下,在模具中部向内流动的金属产生折叠。进行工艺改进——在折叠位置处增加成形凸台。改进的工艺实施后消除了向内流动现象,解决了折叠缺陷。     

某同步器齿环热精锻成形工艺方案设计

提出同步器齿环两种不同的热精锻成形工艺方案,借助有限元分析软件Deform-3D,模拟了两种工艺方案下齿环的热精锻成形过程,分析比较了两种方案中的金属流动规律和应变分布规律。模拟结果显示:工艺方案1的成形末期,在定位键与侧壁结合处变形较剧烈,该处存在两个方向的金属汇流,从而导致该处产生折叠缺陷;采用方案2,定位键最后充填,充填方式为金属的径向和轴向复合流动,定位键与侧壁的结合处不存在两个方向上的金属汇流,因此不会产生折叠缺陷。工艺试验表明,采用方案1成形的齿环在定位键与侧壁的结合处有明显的折叠缺陷,采用方案2成形的齿环充填饱满、未见折叠缺陷。数值模拟结果与工艺试验结果相吻合,数值模拟可以为实际生产提供指导。     

活塞销冷镦挤成形微折叠缺陷分析及改进措施

针对活塞销采用原冷镦挤工艺方案成形后转角处出现的微折叠缺陷,通过微观组织观察和数值模拟确定微折叠产生于第2次反挤压,产生原因为:反挤压成形过程中,连皮厚度降低至一定值后,金属在转角处径向流动,导致一少部分连皮处金属在杯底转角处出现异常褶皱流动,形成微折叠缺陷。为提高活塞销成形质量和避免成形缺陷,提出采用"反挤压预成形+复合挤压终成形"的改进工艺方案取代两步反挤压成形的原工艺方案。数值模拟结果显示,采用改进工艺方案成形的活塞销锻造流线连续,未出现折叠缺陷。生产实践表明,改进方案可避免活塞销转角处微折叠缺陷的产生,能够满足实际生产要求。     

挤压工艺参数对枝杈类锻件折叠缺陷的影响

针对枝杈类锻件挤压成形过程中枝杈根部出现折叠缺陷的问题,基于DEFORM-3D体积成形软件研究了工艺参数对金属流动及折叠缺陷的影响规律。通过数值模拟和试验研究,发现改变枝杈角度等工艺参数,可有效改变枝杈根部成形时金属的流动状态,减小或消除折叠现象。研究结果表明,最大折叠长度Llap随模具圆弧外端与冲头环形平面距离h、冲头挤压速度v的增大而减小,随枝杈角度α的增大而增大;当枝杈角度为定值时,减小冲头底锥相对直径d/D值或采用双向挤压可显著降低折叠缺陷的产生。     

低频振动辅助花键齿摆辗成形金属流动规律

为探明低频振动对摆辗花键齿金属流动的影响，对不同振型参数下的花键齿金属流动状况进行了数值模拟分析及实验研究。结果表明：工件主动变形区金属呈辐射状向四周流动，且工件边缘的金属流动最剧烈，高度方向上金属流动有明显的分流面，以分流面为基础，由上表面至下表面金属流动速度逐渐减小，离分流面越远的金属切向流动速度越小。低频振动可以有效地改善工件变形的均匀性和齿形的填充效果，频率和振幅越大，越有助于金属材料向轴向和径向流动，花键齿齿形的成形效果越好。振动辅助花键齿摆辗实验获得了齿形饱满、上下材料流动均匀的花键齿摆辗件，其结果与数值模拟的结果基本一致。     

Zr-4合金管材轧制折叠形成模型的研究

利用电镜对Zr-4合金成品管材和准17.78 mm×2 mm管坯内表面缺陷形貌以及成品管材缺陷掰开面进行了观察,并建立了Zr-4合金成品管材折叠形成的模型。结果表明:成品管材内表面缺陷为折叠,这是由于管坯内表面存在缺陷在后续的轧制过程中导致折叠产生。经验证,建立的Zr-4合金管材折叠模型与试验结果一致,可对生产起到一定的指导作用。     

高强铝合金复杂筋板构件分流开放加载

针对7075高强铝合金复杂筋板构件成形过程中易产生折叠、充不满及载荷过大等问题,在分析其缺陷产生机理的基础上,提出针对此类复杂筋板构件的分流开放加载成形技术,通过控制分流开放加载高度Hy,使分流开放加载与材料成形之间过渡均匀,可有效降低构件成形载荷并避免因分流开放加载而产生的成形缺陷。在12.5MN数控液压成形设备上进行实验,成功试制出无缺陷的合格零件,成形载荷降低约60%,材料利用率提高了50%以上,且锻件的力学性能满足产品的服役条件。     

六角法兰面锁紧螺母冷镦挤成型数值模拟及优化

通过对六角法兰面锁紧螺母的结构分析,提出了两种成形工艺。利用Deform-3D有限元分析软件对两种方案进行数值模拟,并对冷镦挤成形过程中的应力分布、材料流动情况以及载荷行程规律进行分析。模拟发现:运用选择的方案成形的锁紧螺母在薄壁处不会发生折叠缺陷,六角和法兰面成型完整,无裂纹,整体填充饱满,表面质量高。模拟结果与实际相符,证明选择的方案冷镦挤成形工艺更优。     

RV减速器输出盘锻造工艺研究及数值模拟分析

针对RV减速器输出盘锻件在首次试生产过程出现的模具无法闭合以及6个小凸台充填不足的缺陷,制定了镦粗-预锻-终锻的成形工艺。以锻件上6个小凸台充填完全为切入点进行了第1次预锻模膛设计,在试生产过程中虽然锻件基本充足,但是出现了折叠的缺陷。运用有限元模拟软件DEFORM-3D对试生产过程进行数值分析。结果表明,由于预锻件的设计不合理导致金属流动速度不均匀,多股材料相汇合,从而产生折叠的缺陷。因此,根据折叠产生的原因重新设计了预锻模膛,并进行了有限元模拟验证,结果显示金属流动合理,材料之间的流动汇合基本消失,最终得到了合格的锻件。