大型锻件锻造拔长新工艺

在分析现有镦粗、拔长变形工序中难变形区对大型锻件锻造过程变形分布和应力状态影响的基础上,提出一种新的拔长工艺——凹面砧拔长。借助数值模拟方法和物理模拟方法比较了普通平砧与凹面平砧、普通V砧与凹面V砧拔长过程中大型锻件内部的等效应变、静水应力和空洞缺陷的闭合情况。结果表明,对应力状态而言,在变形量相同的情况下,对于凹面平砧锻造(CFAF)工艺,静水应力提高近30%,对于凹面V砧锻造（CVAF）工艺,静水应力提高近50%。对变形而言,静水应力相同情况下,CFAF工艺减少压下量33.5%;CVAF减少压下量26.5%。对空洞缺陷而言,凹面砧拔长空洞变形后的椭圆度较普通拔长小10%以上。与其他特殊拔长方法比较,凹面砧拔长有操作方便,附具简单的优点。     

平砧拔长长方体钛合金锻件的数值模拟研究

在钛合金长方体锻件的锻造中,平砧拔长长方体锻件是非常重要的一个工序,也是整个锻造工艺过程中变形量最大的一个工序。利用Dform软件,研究钛合金长方体锻件的拔长过程,不同的砧宽及平砧压下量对锻件内部应变大小分布、质量及其内部孔洞锻合效果的影响。     

轴类拔长工艺的研究与展望

综述了轴类锻件拔长工艺的研究历程,主要介绍了平砧拔长、JTS锻造法、FM锻造法、WHF锻造法、凹型角度砧拔长以及凸面砧拔长的工艺特点。说明了拔长工艺正朝着研究工件心部等效应变的均匀性与控制内部缺陷的方向发展,阐述了未来锻造行业向绿色锻造与实现自动化的方向发展的必要性与可能性。     

平砧连续拔长矩形截面毛坯的数值模拟

对平砧锻造法进行了连续拔长过程的数值模拟.以前的研究仅仅给出了单次压下拔长模拟结果,忽略了上一次压下所产生的变形对后续压下的影响,这里采用ANSYS有限元分析软件对该锻造法实现了拔长一趟过程的数值模拟,并分析了锻件横截面上的中心轴线横向应力分布.分析结果表明:在使用普通平砧拔长时,在砧宽比为1.0和料宽比为0.5的条件下,坯料横截面上的其横向应力都是拉应力状态.并且随着拔长的进行,横向拉应力越来越大.这一点吻合了平砧拔长矩形截面毛坯的新理论,也表明了应用普通平砧锻造法时要注意控制横向拉应力.     

单榫头叶片锻造过程成形缺陷分析

折叠和模腔充不满是锻造过程中常见的成形缺陷 ,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性有限元模拟分析软件 ,通过对叶片锻造过程不同截面金属流动规律的三维有限元模拟分析 ,可以预测叶片锻造过程成形缺陷折叠和充不满的形成。通过改变毛坯尺寸和成形工艺参数 ,可以消除这些成形缺陷的产生 ,并获得合格叶片锻件。该研究对其它种类叶片锻造过程中成形缺陷的分析具有一定的指导意义     

超大型空心钢锭翻转变形均匀性和压实效果研究

20Mn5超大型空心钢锭在上平下V砧翻转芯轴拔长过程中采用普通V砧进行顺序翻转,锻件变形极不均匀且存在密集型疏松缺陷。通过DEFORM-3D数值模拟和理论推导,定量给出发散角和理论翻转角度与V砧角度和压下率的关系,提出不同压下率下的普通V砧翻转新工艺。数值模拟和物理试验结果表明,单砧压下时大圆角V砧和凸型V砧两种新型V砧的变形均匀性和压实效果均要优于普通V砧。翻转拔长模拟结果表明,不同压下率下凸型V砧、大圆角V砧和普通V砧翻转新工艺的变形均匀性和压实效果均要优于普通V砧顺序翻转,其中大圆角V砧翻转新工艺的变形均匀性最优,凸型V砧翻转新工艺的压实效果最优。研究结果可为国产大型筒体锻件空心钢锭锻造工艺规范的制定提供重要理论参考。     

大钢锭内部空洞锻合过程的数值模拟

本文采用实验和塑性有限元法模拟相结合的方法研究了大钢锭在锻造过程中内部空洞的锻合机制。结果表明,空洞的闭合度λ和空洞周围的最大压应变ε 1成线性关系。工具与坯料间的磨擦影响坯料内部的应力应变分布,但不改变λ和ε 1的线性关系。当用上下平砧拔长大钢锭时,使ε 1峰值到达坯料中心的最小砧宽比为0.51,最佳砧宽比为0.7。对于FM法拔长,最小砧宽比为0.4,最佳砧宽比为0.6。     

水平V型砧连续拔长工艺的数值模拟

对水平V型砧锻造法进行了连续拔长过程的数值模拟.以前的研究仅仅给出了单次压下拔长模拟结果,忽略了上一次压下所产生的变形对后续压下的影响,采用ANSYS有限元分析软件对水平V型砧锻造法实现了矩形截面毛坯连续拔长过程的数值模拟,分析了锻件横截面上的中心轴线横向应力分布.     

消除轴类锻件折叠缺陷的模具改进

以半轴的成形工艺为例，针对台阶轴类锻件在使用摔模锻造过程中容易出现的折叠缺陷，分析了原因，提出了避免折叠的模具改进方法，并在实际应用中取得了很好的效果。     

大型锻件锻合内部空洞性缺陷及优化工艺规程的研究

由大钢锭锻成的大型锻件,内部空洞性缺陷在周围基体压应变作用下,变形而闭合,在105℃以上焊合。坯料拔长过程的应变分布和砧宽比及压下量相关,合理选择工艺参数和操作程序,优化工艺规程,使钢锭内部有均匀足够的变形量,可以锻合全部空洞性缺陷,获得密实高质的大型锻件。     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

牙嵌齿轮热精锻新工艺研究

提出牙嵌齿轮热精锻成形新工艺和最佳毛坯形状,使牙嵌齿轮精锻易于成形;给出了牙嵌齿轮热精锻成形的实用模具结构,该模具采用强力脱模装置,使锻件在锻击结束瞬间可以立即脱离凸模,解决了锻件将凸模抱死的关键技术问题.     

超大型轮机主轴锻造

某大型轮机主轴法兰直径φ2.65 m,总长近10 m,锻件重达150 t,其规格超出水压机车间现有附具的工作范围,很难用传统锻造方法进行整体锻造生产。为此设计出一种新的锻造方法并对现有附具进行改造,最终成功锻造出形状和尺寸合格的大型轮机主轴锻件。     

热加工生产管理

以锻件为核心的热加工生产计划是组织热加工生产的行动纲领,通过倒排生产计划和联合作业等方式可以提高热加工生产管理水平。     

长钢管的大变形量镦粗工艺及模具设计

针对长钢管大变形量镦压加工难等问题,开展了镦压工艺计算与设计,建立了钢管的高径比、镦压变形量与镦压质量之间的关系。在镦压工艺和模具设计上对坯料可能产生的失稳和制品内、外径保证问题进行了评价,并进行了镦压试验,提出了解决因长钢管大变形量镦压而导致失稳倾向和制品易折叠的镦压加工方法,规定了模具工作过程及注意事项。研究结果表明,长钢管接受镦压加工时,若其高径比和镦压总变形量大大超过镦压加工规范时,采取两次镦压、在毛坯内径中加装芯棒和在外径外部设计模圈及对坯料进行酸洗、磷化、浸涂固体润滑剂等技术,可以有效地解决长钢管大变形量镦压加工难的问题。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

基于红外测温的筒形锻件内外径在线测量

针对目前筒形锻件外形尺寸无法实现在线测量的现状,提出一种新的基于红外测温技术和激光扫描技术相结合的筒形锻件内外径在线测量方法,该方法中温度信息由红外双色测温系统测得,外径尺寸信息由激光扫描技术测得。对红外测温原理进行研究,根据测量现场的情况构建红外双色测温系统,减小现场恶劣环境和锻造过程中锻件表面氧化皮对测温造成的影响,提高了测量精度。在传热学的基础上推导筒形锻件导热微分方程,建立筒形锻件温度与尺寸的关系,结合锻件内外表面的温度信息和外径尺寸信息求得内径尺寸的大小,从而实现筒形锻件内外径尺寸的在线测量。通过试验验证该方法的可行性,同时可以满足现场测量的精度要求,从而解决筒形锻件内外径测量的瓶颈问题,在筒形锻件锻造现场有一定的应用前景。     

Isothermal precision forging of aluminum alloy ring seats with different preforms using FEM and experimental investigation

7A09 aluminum alloy ring seat of airplane is subjected to isothermal precision forging. The influence of the different preforms on flow line, microstructures, mechanical properties, and defects of the forging is comprehensively investigated by means of experiments and FEM. Isothermal precision forging of the ring seat is implemented on the basis of three disk preforms with the height of 15, 25, and 35 mm, respectively. The experimental results indicate that the flow of metal along the radial direction increases with the increase in the height of the preform, and large plastic deformation of metal along the radial direction contributes to forming flow line of the forging. In the case of the preform with the height of 35 mm, the forging exhibits perfect profile, where there exist no defects such as underfilling and folding, while breaking of flow line frequently occurs. Furthermore, the high preform causes the forging to possess finer grain and substructure and consequently contributes to enhancing comprehensive mechanical properties. As a consequence, the preforging preform is appropriately designed so that high-quality forging with perfect flow line can be obtained by means of the optimum process procedure.     

RIGID-PLASTIC MECHANICAL MODEL FOR THE FORGING METHOD WITH HORIZONTAL V-SHAPED ANVIL

In order to decrease the anisotropy of mechanical properties, the rigid-plastic mechanical model for the forging method with horizontal V-shaped anvil is presented. The forging method, through the change of anvils shape, is able to control fibrous tissue direction, to improve the anisotropy of mechanical properties of axial forgings, to realize uniform forging. Therefore, the forging method can overcome the defect that conventional forging methods produce. The mechanism of the forging method with horizontal V-shaped anvil and the process of metal deformation are analyzed. The agreement of theoretical analysis with experimental study verifies the fact that the forging method with horizontal V-shaped anvil can control effectively the mechanical properties of axial forgings.     

径向锻造三维成形锻透性的数值模拟

根据径向锻造的原理和GFM锻造机万能锤头锻打φ480 mm圆棒料至φ250 mm的工艺参数,采用DEFORM 3D软件对锻造过程进行了数值模拟;并从坯料心部的等效应变状态来研究锻件的锻透性.结果表明:用万能锤头锻打φ480 mm至φ250 mm坯料是可以锻透的,并得到锻透性随压下量的增加而增大的定量关系;同时在相同的压下量时,锻透性随拉打速度增大而减小.