叶片精密锻造过程数值模拟技术研究进展

介绍了叶片精锻成形的三维有限元数值模拟的过程,以及固体型塑性有限元法和流动型塑性有限元法的特点,针对近年来叶片精锻成形的三维有限元数值模拟技术对工艺参数及微观组织演化进行模拟的现状,进行了详细论述,在此基础上,提出了叶片精密锻造的三维有限元数值模拟技术未来发展的方向。     

星形套冷态闭塞式精锻成形分析

目的提出星形套冷精锻成形工艺优化方案,提高模具使用寿命,对生产操作进行规范。方法分析零件结构,确定了合理的分模面;运用数值模拟方法,选取不同的冲头进给速度和冲头形状,对星形套冷精锻成形过程进行了模拟分析。结果获得了冷精锻成形过程中冲头进给速度和冲头形状对温度场、应力场、金属速度场、工作载荷和模具寿命的影响。结论通过分析冲头进给速度和冲头形状对星形套成形的影响,并对其进行控制和优化,得出了最优工艺参数区间,为实际生产提供了参考依据和理论指导。     

精密锻造技术的研究现状及发展趋势

综述了精密锻造成形技术的研究与应用现状,介绍了冷精锻、热精锻、温精锻及复合精锻工艺的应用现状和发展方向;分析了精密锻造设备的特点及应用现状;总结了精密锻造模具的特点,介绍了模具弹性补偿、高速切削、模具补焊等先进的模具设计、制造技术;从数值模拟和反向模拟两个方面综述了成形过程模拟技术在精密锻造工艺中的应用情况及存在的问题;介绍了精密锻造工艺优化技术的研究现状.最后对精密锻造成形技术发展方向进行了展望.     

汽车变速器结合齿温锻-冷整形复合精锻工艺及模具研究

目的解决汽车变速器结合齿整体成形过程中的难充满、尺寸精度差、脱模困难等问题。方法对结合齿精锻成形过程进行了数值模拟和工艺参数的优化,并对比模拟分析了结合齿齿高和齿厚方向的15组数据。结果得出了最佳的齿高和齿厚方向余量,分别为0.5 mm和0.1 mm;采用镶块剖分式模具结构和径向挤压成形技术来解决结合齿倒锥成形和脱模等问题,延长了模具寿命。结论采用温锻-冷整形复合精密锻造工艺,结合齿的表面质量好,产品精度高。     

亚热精密成形过程模具磨损的数值模拟研究

采用数值模拟技术分析了亚热挤压成形阶段坯料及模具上的参量变化。基于修正的磨损模型,将其引入到有限元数值模拟软件中,对亚热挤压过程中模具磨损量的变化情况进行了分析,得到了不同变形阶段的瞬时磨损曲线及一次成形结束时的综合磨损曲线。利用研究结果对模具的磨损寿命进行了预测,与实际情况对比,两者吻合较好。     

带轴齿轮坯闭式精锻成形数值模拟与实验研究

目的研究带轴齿轮坯闭式温精锻成形的工艺过程。方法根据零件结构特点,制订合理的成形方案,利用有限元分析软件对其闭式精锻成形过程进行模拟分析,并开展相应物理实验对模拟结果进行验证。结果通过模拟获得了齿轮坯成形过程中的等效应力分布、等效应变分布、金属流动规律、温度分布和载荷变化等,实验制得符合要求的锻件,与模拟结果基本吻合。结论闭式温精锻工艺制得了符合尺寸要求的齿轮坯锻件,该工艺方案可行,模拟结果准确可靠,对实际生产有一定指导作用。     

基于数值模拟的变速箱轴套精锻工艺评估及试验研究

目的 针对汽车变速箱轴套在精锻工艺设计阶段成形方案选择多、成形结果不确定的现象,解决试验成本高,开发周期长的问题。方法 采用有限元模拟和工艺评价数学模型进行协同研究。首先,针对各工艺方案建立有限元分析模型,分别进行成形模拟,根据成形后零件的填充情况和截面流线状况来评估工艺的合理性;其次,利用工艺评价数学模型将各方案模拟获得的最大应力、最大应变、最大损伤值、最大载荷等重要参数进行整合,以零件质量和模具寿命作为综合评估对象,根据评价值确定最优方案,同时对各方案下的载荷情况进行分析;最后,按照最优方案完成制模和试模生产。结果 获得的变速箱轴套成形饱满,质量好,表面无明显缺陷,与模拟结果一致,验证了开发过程的准确性,且尺寸符合要求,内部探伤无裂纹。结论 提出的开发工艺可靠,与切削工艺相比,生产效率大幅提升,同时材料利用率提高到92.7%。     

等速万向节星形套闭塞式精锻成形工艺研究

目的研究等速万向节星形套的精密成形方法,提高其材料利用率。方法基于对冷态闭塞式精锻工艺的理论研究,根据星形套的零件结构,选择确定了其工艺流程,并利用有限元分析软件对其进行了一次性冷精锻成形的数值模拟。结果通过有限元分析,得到了成形过程中的应力应变分布、材料流动趋势及载荷变化情况等。结论根据工艺分析及模拟结果,进行了相关试验,并得到了满足尺寸要求的精锻件,提高了生产效率和材料利用率,对实际生产具有一定的指导作用。     

枪管径向冷精锻成形技术的应用研究

针对小口径枪管弹-线膛一次冷精锻成形技术,通过对不同口径和不同材料的枪管径向冷精锻成形工艺的应用研究,分析精锻枪管炸裂的原因,改进了精锻工艺,并确定了检测方法和标准.经大量试验验证,采用径向冷精锻成形工艺生产的枪管性能,完全满足轻武器的使用要求,并大幅提高了产品的综合性能.     

直齿圆柱齿轮精锻过程的三维刚塑性有限元模拟

对空心直齿圆柱齿轮的精锻成形过程进行三维刚塑性有限元模拟.通过有限元模拟分析,深入揭示直齿圆柱齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力学特征,对直齿圆柱齿轮精锻工艺和模具设计具有重要的指导意义.     

FE simulation for the forging process of TC6 alloy disc utilising a microstructural model

The interaction between the deformation behavior and microstructural evolution is the main characteristic in the forging process of a titanium alloy and the interaction can be researched using FE simulation. In this paper, a constitutive equation, considering the effects of grain size on the deformation behavior, is established for high temperature deformation of titanium alloys. Also, FE simulation of deformation behavior combined with heat transfer and grain size in the forging process of TC6 alloy disc is carried out. By FE simulation, the deformation distribution and grain size were illustrated for the forging of a TC6 alloy disc at 920 °C deformation temperature and 2.0 mm/s of hammer velocity. The calculated deformation load and grain size are in a good agreement with the experimental results.     

浮动凹模温精密成形圆柱斜齿轮变形规律分析

目的研究采用浮动凹模工艺温精密成形圆柱斜齿轮时,不同凹模运动速度下齿轮力能参数和各种场量变化规律。方法结合浮动凹模原理和圆柱斜齿轮结构特点,利用Defrom-3D软件建立变形-传热耦合有限元模型,模拟圆柱斜齿轮采用浮动凹模温精密成形过程,分析不同凹模运动速度下的变形规律。结果通过模拟分析,得到了凹模运动速度不同时的温成形斜齿轮成形载荷特点、坯料流动速度场分布、等效应力-应变分布、温度场分布等规律。结论采用浮动凹模工艺成形圆柱斜齿轮,可以减小成形力,当凹模运动速度大于凸模下行速度时,齿轮成形性更好。     

航空接头锻件等温锻压成形工艺

为了提高航空锻件的综合性能,通过等温锻压工艺研究了航空接头锻件的成形过程,采用Deform3D有限元软件对高筋薄壁铝合金航空接头锻件的锻压成形工艺进行了仿真研究,在实验室油压机上开展了缩比(1∶5)锻件的成形工艺实验.研究结果表明:在坯料与模具温度均为450℃、成形速度为0.1 mm/s的等温模锻工艺下,材料变形抗力比常规热模锻降低70%,材料在模腔中的流动性提高,锻件充填完好,锻件变形均匀,应力集中降低;等温锻造工艺可使锻件获得流线顺畅、晶粒细小、力学性能优良的纤维组织,避免了热模锻易出现的涡流、折叠、穿流、充填不满等锻造缺陷;仿真与实验结果吻合,为航空接头锻件锻压成形工艺的制订提供了依据.     

钛合金多向锻造数值模拟

目的研究TC4钛合金在多向锻造过程中的变形行为。方法基于Deform-3D模拟软件平台,对钛合金的多向锻造变形过程进行有限元模拟分析,研究不同工艺参数(锻造温度、锻造速度、锻造工步)下合金最大主应力、等效应变和载荷最大值的变化规律。结果多向锻造的每工步锻造为典型的镦粗过程,坯料中心部位一直受压应力作用,鼓肚处则出现最大拉应力。随着锻造温度的升高和锻造速度的减小,最大压应力和拉应力均减小,多工步锻造之后合金主应力场分布更加均匀。随着锻造工步的增加,坯料等效应变增大且中心大变形区域体积分数增加。最大载荷随锻造温度的升高和锻造速度的降低而减小,相同参数下不同锻造工步的载荷最大值变化不大。结论锻造温度、锻造速度、锻造工步对TC4钛合金多向锻造变形行为有显著的影响,适当选择多向锻造工艺参数,可以降低载荷并获得均匀性较好的坯料。     

Effect of process parameters on microstructural variables of a commercial TC6 titanium alloy disc

Abstract

The interaction between the deformation behaviour and the microstructure evolution is the main characteristic in the forging process of titanium alloy and this interaction is researched using finite element (FE) simulation. Coupled simulation of deformation behaviour with microstructure evolution has been carried out by means of a new constitutive equation presented by Li et al. (Mater. Sci. Technol., 2004, 20, 1256–1260). The effect of deformation temperature, hammer velocity,height reduction and shear factor on the microstructure variables, including grain size and volume fraction, has been studied in the forging process of the TC6 titanium alloy disc with deformation temperatures of 880–940°C, hammer velocities of 1·2–12 000 mm min^?1 and shear factor (m) of the friction of 0·1–0·4. The simulated results show that deformation temperature, hammer velocity and height reduction have a significant effect on themicrostructure evolution and this effect is more significant on the microstructure evolution in hot forging than that in isothermal forging. The simulated results are in good agreement with the experimental results.     

轮毂轴管终锻成形模拟研究

根据某规格汽车轮毂轴管零件的形状尺寸特点,设计了预锻毛坯和2种终锻成形方案,并对所制定的2种终锻方案进行了工艺和模拟分析。2种方案的模拟结果显示,顺序成形过程稳定,变形只局限于端部;一次镦粗变形不局限于变形的端部,在变形结束时有少量金属流入杆部,这将会使端部缺料和杆部出现折叠和缩径缺陷。顺序成形可改善模具的受力状况,成形力有所降低,提高了模具寿命。根据力-行程曲线,应严格控制变形部位金属的体积,实现小飞边精密锻造,避免成形力在成形最后阶段急剧增大,以致损坏模具和设备。     

Ti–6Al–4V钛合金筋板类吊挂锻造成形工艺优化及模具磨损研究

目的 改善Ti–6Al–4V筋板类吊挂锻件成形缺陷,降低模具磨损。方法 通过对原始工艺中存在的折叠、充填不满等缺陷进行分析,揭示局部飞边高度对锻件充填的影响,进而优化终锻模具局部飞边高度;通过增加预锻件筋条等几何特征,对预锻模具结构进行优化设计,并分析塑性变形时筋条区域金属材料的流动情况。结合BP神经网络技术,分析锻造工艺参数对终锻模具磨损的影响,并对工艺参数组合进行优化设计。结果 基于局部飞边高度对锻件充填效果的影响规律,确定最佳局部飞边高度为4mm;通过增加预锻筋条优化预锻件结构,从而有效避免折叠缺陷;将BP神经网络技术与数值模拟结合,得到了最优工艺参数组合,有效降低了锻造模具的磨损量。结论 通过实际锻造生产试验对模拟分析结果进行了验证,固化了最佳模具结构与工艺参数组合,获得了变形均匀且无工艺缺陷的钛合金发动机吊挂锻件。     

Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类构件塑性变形性能及锻造成形工艺的研究

目的 为了有效改善Al-Cu-Mg-Zn超硬铝合金盘类锻造构件成形精度和力学性能.方法 通过对代号7A04的Al-Cu-Mg-Zn系超硬铝合金进行热压缩实验,分析其流变行为;通过应力-应变数据,建立本构方程及热加工图.将构建的7A04超硬铝合金材料模型导入有限元分析软件中,同时对锻件成形过程进行仿真模拟并优化.结果 获得了基于Arrhenius模型的流变应力本构方程;确定了7A04超硬铝合金最适宜的加工区域,为后续的仿真模拟提供指导;基于7A04超硬铝合金盘类构件锻造成形有限元仿真模拟分析结果,获得了变形均匀锻件的最优方案.结论 通过全尺寸锻造生产实验对模拟分析结果进行验证,获得了变形均匀且无锻造工艺缺陷的7A04超硬铝合金盘类构件.     

车用2A12铝合金连接锻件变形规律分析与工艺设计

针对某种2A12铝合金车用连接锻件质量差,容易报废的问题,利用Deform仿真系统对该锻件的变形过程进行了模拟分析.根据模拟结果可知,锻件易报废是由于材料相对流动产生折叠引起的.鉴于此,在原工艺基础上增加了预锻工序,预成形后有效消除了材料的折叠缺陷.但同时又出现了锻件顶部枝叉充不满的缺陷,因此对锻模进行了优化,引入了阻...