成形角对楔横轧二次楔轧制心部缺陷的影响

为了研究工艺参数对楔横轧大断面收缩率二次楔轧制轴类零件心部缺陷的影响规律,进行了楔横轧二次楔轧制试验,得到一系列在不同工艺参数下的轧件中心孔洞面积数据,利用软件MATLAB对数据进行分析处理.揭示出成形角对孔洞面积大小的影响规律:当两个成形角α1,α2中一个较小时,轧件心部孔洞面积随着另一个的增大而明显减小;并且二次楔成形角α2对轧件心部缺陷的影响程度稍大于一次楔成形角α1.研究结果为楔横轧模具、轧机的设计提供了一定的参考.     

大断面收缩率一次楔入轧件心部缺陷的实验研究

为深入考察楔横轧大断面收缩率一次楔入轧件的心部质量状况,在H500轧机上进行了不同工艺条件下的轧制实验,得到了断面缩减率大于75%的一次楔成形时轧件心部不易产生宏观缺陷;揭示出各个工艺参数对轧件心部缺陷的影响规律;并发现成形角足影响心部质量的决定性因素,大成形角有减少缺陷产生的趋势.研究结果为进一步探索楔横轧的心部缺陷机理提供了依据.     

工艺参数对楔横轧螺纹轴心部质量的影响

楔横轧轧制轧件时,轧件受两向压应力、一向拉应力作用,轧件心部可能产生疏松、裂纹等心部缺陷,采用Deform-3D三维有限元软件模拟了不同工艺参数条件下楔横轧轧制螺纹轴类件的成形过程,从理论上分析了各种工况下轧件内部易产生缺陷的应力应变的变化特点,得出齿高变化率和螺旋升角对轧件心部质量的影响规律。研究结果表明,齿高变化率较大或螺旋升角随螺纹齿形中径尺寸变化时,轧件心部应力、应变都较小。选取合适的工艺参数,螺纹轴内部不会出现心部缺陷。     

带有锥台及沟槽钢芯温楔横轧成形分析

采用楔横轧工艺,用温轧轧制钢芯,并对其成形过程进行研究。根据零件的成形特点,采用UG软件设计楔横轧不同工艺参数需要的模具,采用Deform软件模拟成形过程,从中选出最佳的工艺参数,并分析该工艺参数下钢芯大弧体不同成形阶段径向截面等效应力、等效应变及轴向截面等效应力、等效应变,最后通过实验轧制出产品。结果表明:成形角、展宽角等工艺参数对轧件外形及心部质量有很大影响;采用合理的楔横轧工艺参数可以轧制出心部无缺陷的合格产品;轧件的等效应力及等效应变均存在一定的规律,且最大值均在合理的范围内。     

楔横轧大断面收缩率轧制轴向金属流动特点

利用三维有限元数值模拟方法,对楔横轧大断面收缩率和常规断面收缩率轧件金属的轴向流动进行了对比分析,发现大断面收缩率轧制件的轴向金属流动有其自身特点:由于轧制接触区面积较大,所受摩擦阻力也就较大,因而在轧制接触区内形成较大的金属难变形区,使轧制过程中轧制接触区范围内表层金属轴向流动滞后于心部较多,脱离轧制接触区后表层金属轴向流动超前于心部。     

小断面收缩率轴类件楔横轧过程的数值分析

使用Deform软件,对楔横轧小断面收缩率轴类件进行模拟分析,得到了小断面收缩率轴类件的应力-应变规律。模拟结果显示：楔横轧小断面收缩率轴类件的主要成形发生在展宽段,在轧件与模具接触的区域,轧件的三向应力均为压应力,且压应力的值较大,在轧件的中心区域,横向应力为拉应力,其值达到25 MPa左右,轴向应力为拉应力,其值达到35 MPa左右,轧件易产生缩松、裂纹等缺陷;小断面收缩率轴类件的对称横截面出现椭圆化,椭圆度值可达到2．28%;对楔横轧小断面率轧件进行金属流动性分析,发现轧件的变形主要发生在轧件的外层附近,在不同的横截面上,截面离对称横截面越远,轴向位移的值越大;在轧件的端面上选取P1, P2, P3, P4这4点,轧件的外层P4处轴向位移大,轧件的心部P1处轴向位移小,导致轧件出现了凹心现象。     

楔横轧二次楔轧制内部孔腔产生原因分析

针对楔横轧二次楔轧制比单次楔轧制更容易产生内部缺陷的事实,通过在H630轧机上实验轧制进行了验证。并利用有限元法比较二次轧制与一次轧制的轧件的应力特点,分析楔横轧轧件的内部应力应变场及其历史演变过程。解释了楔横轧二次楔轧制容易产生内部孔腔缺陷原因是相对于单次楔轧制二次轧制受的横向拉应力、最大剪应力和最大剪应变值较大,交变次数较大;轧件在二次楔轧制时的塑性降低,应力和应变增大。     

Inconel718合金楔横轧成形热力耦合模拟

应用三维刚塑性有限元Deform-3D软件对Inconel718合金的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,获得了轧制过程中轧件心部温度场、应力-应变场分布规律。模拟结果表明,轧件心部在靠近起楔点位置处温度、变形速率均出现整体最大值,并且应力状态也最为复杂,因此该处最容易出现心部缺陷。     

工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对楔横轧厚壁空心轴进行热力耦合数值模拟,得到了工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响规律。结果表明,在成形角35°～45°、展宽角4°～7°、断面收缩率35%～65%、轧制温度900℃～1100℃时,轧件不圆度与成形角及断面收缩率的变化成反比,与展宽角及轧制温度变化成正比。采用H630楔横轧机进行轧制实验验证了有限元模型的正确性。模拟与实验结果证明,轧件横截面失圆是楔横轧成形厚壁空心轴类件常见的质量问题;变形区金属沿轴向的流动受到未变形金属的阻碍,是造成不圆度在轧件的对称面上最大并沿轴向逐渐减小的原因。研究结果为确定楔横轧厚壁空心轴的工艺参数提供了理论依据。     

楔横轧工艺参数对心部疏松的影响

应用数理统计学理论对北京科技大学所做实验的心部疏松实验数据进行处理,得到轧件心部疏松等级的回归方程,经检验,方程拟合良好且显著。通过对回归方程的分析,得出展宽角和断面收缩率存在很强的交互效应——当小展宽角大断面收缩率或大展宽角小断面收缩率时容易产生心部疏松;当成形角较小时也较容易产生心部疏松。研究结果为进一步探索楔横轧的疏松机理提供了依据。     

交变次数对楔横轧心部疏松的影响

应用ANSYS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,以轧件1／2半径点的应力循环变化行为为基础,得到轧件中心截面的交变次数。选取了典型轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到交变次数对轧件心部疏松的影响规律,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据。     

大断面收缩率楔横轧稳定轧制问题分析

为了解决楔横轧大断面收缩率轧制中常见的卡导板和轧件杆部轧扁问题,采用几何解析、有限元数值模拟与实验相结合的方法对导板进行受力分析,找出了大断面收缩率轧制发生卡导板和杆部轧扁的主要原因.发现调整好前后导板与轧机中心线距离、保持上下辊模具相位一致可较好地防止卡导板和杆部轧扁,对楔横轧大断面收缩率稳定轧制十分必要.分析结果为防止这两种缺陷的发生提供了借鉴.     

楔横轧多楔成形等直径轴类件内部疏松的理论与实验研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对楔横轧多楔成形等直径轴进行了数值模拟与分析。根据轧制过程中特征点的应力变化规律,确定了楔横轧多楔轧件内部容易发生疏松的位置是在靠近外楔起楔的中心区域,并分析了多楔轧件内部出现疏松的原因。通过轧制实验对轧件内部疏松进行了研究,实验结果和模拟结果吻合。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件时减少轧件内部疏松提供了理论指导。     

楔横轧空心件壁厚变化规律实验研究

参照二次正交旋转组合设计试验法 ,对楔横轧空心件的壁厚变化规律 ,做了实验研究 ,得到具有较高参考价值的回归方程。依据实验结果和回归方程 ,对影响楔横轧空心件壁厚变化的主要因素做了分析讨论。     

偏心圆截面轴类零件的楔横轧成形数值模拟

提出了一种偏心轴类零件楔横轧成形新工艺,给出了楔横轧成形偏心轴类零件轧辊的辊型曲面.利用三维弹塑性有限元软件LS-DYNA对一种典型偏心轴类零件楔横轧成形进行了数值模拟,分析了其成形过程、应力应变场分布及工艺特点.模拟结果表明,从起楔开始就将坯料轧制成偏心圆截面的偏心轴类零件的楔横轧工艺是完全可行的,而且具有轧制力小、变形容易控制等优点.     

楔横轧轧件端头凹心影响因素的研究

用ANSYS／LS－DYNA软件对楔横轧轧制过程进行非线性有限元模拟，得到轧件端头凹心的形成原因，总结出模具成形角、展宽角、轧件端头尺寸及轧细长度等因素对轧件端头凹心大小的影响，并将计算结果与实验结果进行比较，其规律一致。本研究对合理确定楔横轧工艺参数、提高材料利用率具有重要的意义。     

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。