GCr15铸环热辗扩孔洞形状演变预测模型研究

环件铸辗复合成形是利用铸造环坯热辗扩成形环件的一种短流程成形新工艺。然而铸造环坯中存在的夹杂、缩松、缩孔等孔洞类缺陷能影响到热辗扩成形环件的最终质量。基于ABAQUS平台建立了GCr15铸环孔洞热辗扩三维热力耦合模型,通过热轧实验验证了模型的可靠性,并研究了GCr15铸态环件不同径向位置孔洞缺陷在热辗过程中的演变规律,提出了一种铸环热辗过程中孔洞形状演变的预测模型。模拟结果表明,孔洞各向尺寸变化与孔洞位置密切相关,孔洞距离内径越近,其各向尺寸变化越大;根据初始铸坯的几何参数、相关热辗扩工艺参数和初始孔洞尺寸可以预测该孔洞在热辗扩过程中的形状演变情况。     

基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究

针对大型外凹槽型环件成形上的困难,根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法,设计出合理的锻坯尺寸及形状,进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型,对大型异形环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计算结果表明,采用计算机模拟环件的成形过程,可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化,建立起一种大型外凹槽截面环件稳定轧制模型。     

外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺有限元模拟

基于DEFORM软件,建立了外台阶截面环件热辗扩有限元模型,模拟分析了材质为42CrMo钢的环形铸坯热辗扩过程.结果表明:在选定的热辗扩工艺参数下,辗扩后环件表面平整光滑,无凹坑缺陷,成圆规整;与成形辊接触的环件内外层金属的流动速度大于芯部的流动速度;与成形辊接触的环件内外层金属等效应变较芯部大;在辗扩过程中,环件芯部的温度下降始终较内外层平缓,内外层金属的温度呈锯齿状下降趋势.本文的研究对外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺的设计、环件质量预测与控制具有指导意义.     

环形毛坯冷辗扩微元体变形及受力分析

针对环件冷辗扩的现状和特点,研究了多芯辊辗扩的成形原理.对环件多芯辊辗扩进行了运动学及力学分析,对环形毛坯冷辗扩微元体进行了变形分析,对多芯辊辗扩环形毛坯厚度方向的变形规律及芯辊的移动值应满足的切向应变与径向应变的关系进行了分析,推导出了最小瞬时压下量等所需工艺参数的数学表达式.研究结果可作为设计环件多芯辊辗扩工艺的理论依据.     

径向辗扩机辗环过程控制的研究

结合径向辗扩机的工作原理,研究了利用可编程控制器实现件辗扩过程控制,并在建立辗扩过程数学模型的基础上实现了环件尺寸的数字控制,经生产实践证明,根据本文研究结果设计的辗扩机控制系统运动可靠,尺寸控制准确。     

无内胎钢制车轮辗环成形新工艺及其数值模拟

提出了一种无内胎钢制车轮成形新工艺,其工艺流程为:下料-加热-制坯-辗环-后处理.其中环件毛坯形状决定了辗环工序的变形程度及金属流动状态,从而对工艺成败具有决定性的影响.运用ABAQUS大型通用有限元软件,分析不同毛坯形状对辗环成形过程、辗压力、应力及应变分布情况的影响,通过对计算结果的对比分析,得到合理的成形工艺方案.     

进给速度控制方法对铸环坯辗扩微观组织的影响

径轴向进给速度是铸环坯热辗扩成形中重要的工艺参数,直接影响环件的"成形"和"成性"质量。本文以铸态25Mn环坯为研究对象,基于Simufact.forming软件平台,对比分析和研究了两种不同的速度控制方法对成形环件微观组织质量的影响规律。研究结果表明:通过调整进给速度来控制整个辗扩过程和通过调整环件直径增长速度来控制辗扩进给量都能达到"成形"的要求,但后者在改善铸态材料的微观组织、细化晶粒尺寸等"成性"方面比前者具有更加明显的优势。该研究为基于铸环坯的铸辗复合成形工艺中进给速度的控制方法提供了一定的理论指导。     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

基于铸坯的42CrMo环件辗扩成形工艺热力耦合分析

以42CrMo钢为研究对象,对铸态坯料的环形零件辗扩成形过程进行了热力耦合分析。通过铸态42CrMo材料的热压缩实验,建立了两段式流变应力模型;对环形铸坯热辗扩成形过程进行了数值模拟,得出了基于铸坯的环件热辗扩成形过程等效应变、温度场及载荷的分布情况与演变规律,分析了辗扩工艺参数对成形过程中应力、应变和温度变化的影响。结合工业性铸坯环件辗扩成形试验,对改善和提高辗扩成形零件的组织和性能提出了建议和措施。所得结果对于完善环形零件铸辗复合成形新工艺具有指导意义。     

基于铸坯的环件热辗扩过程微观组织演变研究

根据建立的环形铸坯热辗扩成形刚塑性有限元模型和铸态42CrMo钢动态再结晶数学模型,基于DEFORM-3D软件平台,综合考虑了变形、传热和微观组织演变等因素,对辗扩过程中的变形和动态再结晶行为进行宏微观耦合模拟.结果表明:在环形铸坯热辗扩成形过程中,动态再结晶程度较低,等效应变和晶粒尺寸呈现环带状分布,环件的内外层等效...     

一种基于在线称重的控制热环轧产品尺寸的方法

对每个上机前的环坯进行称重,输入计算机并与标准环坯的重量进行比对,用两者重量的相对误差,对应地修正环件厚度,即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值,使有重量误差的环件的中径,保持与标准环件的中径相一致。这样,重量误差就较均匀地分配到环件的外径和内径上,使外圆和内孔的加工余量等量增加或减少。     

FE simulation and experimental research on cylindrical ring rolling

During the conventional ring rolling process, the ring mainly produces the incremental deformation of wall-thickness reduction and diameter expansion, which makes it difficult to manufacture the cylindrical ring with small diameter and large height. In this paper, a new method for manufacturing the cylindrical ring using a ring blank with smaller height, i.e. cylindrical ring rolling, is proposed and its feasibility is verified. For evaluating the cylindrical ring rolling process and to better understanding its deformation characteristics, a 3D elastic–plastic FE model of cylindrical ring rolling is first established. Then, the comparison between conventional ring rolling and cylindrical ring rolling is investigated using this 3D FE model. Finally, the effects of the process parameters, such as the feed rate of the idle roll, diameter of the idle roll and friction coefficient between the rolls and ring, on cylindrical ring rolling are numerically revealed. The experiment is carried out on a vertical NC ring rolling machine and the good agreements between the experimental and simulation results verify the validity of the established 3D FE model of the cylindrical ring rolling.     

鼓形环坯轧制的宏微观变化数值模拟研究

针对鼓形环坯建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,通过Simufact软件对鼓形环坯轧制的宏微观变化进行了耦合模拟,模拟揭示了鼓形环坯在轧制过程中的温度、等效应变、晶粒、动态再结晶的分布和演化规律;深入研究了轧制成形过程中径向每圈压入量对环锻件微观组织大小的影响规律。结果表明:基于鼓形环坯获得的环锻件,其内外侧棱边处发生的动态再结晶体积分数最大,晶粒最为细小,其次是内外表面和上下表面,心部动态再结晶体积分数最小,晶粒尺寸最大;适当增大径向每圈压入量,能够扩大动态再结晶区域,获得晶粒尺寸细小的环锻件。     

阶梯孔环件轧制体积流动和毛坯设计

本文分析了阶梯孔环件轧制变形特点和尺寸变化规律；证明了阶梯孔环件轧制中存在轴向体积流动，导出了体积流动量的计算式，并指出了实现体积流动的进给条件。基于阶梯孔环件轧制体积流动规律，提出了阶梯孔环件轧制用毛坯设计原理和方法，并进行了轧制实验验证。     

锥台复合截面环件精密轧制毛坯的优化设计方法

针对广泛用于油气管道阀门、航空发动机机匣及结合环中的锥台复合截面环件较难同时获得所需的直径尺寸和台阶形状的问题,提出"等壁厚型"和"变壁厚型"两种环坯设计方法。借助ABAQUS模拟平台,建立两种轧制环坯设计下的锥台复合截面环件轧制过程的有限元仿真模型,分析两种环坯轧制过程中的台阶充型规律及最终的成形环件尺寸误差。结果表明,"变壁厚型"环坯比"等壁厚型"环坯轧制成形后尺寸精度高。为获得最优的尺寸精度,在"变壁厚型"环坯设计基础上,添加尺寸修正系数η。通过对比不同修正系数η下的环坯轧制成形尺寸精度,得出尺寸修正系数η在1η1.1范围内的"变壁厚型"环坯为最优环件轧制毛坯。基于模拟结果,在WD51Y-250多功能轧环机上进行锥台复合截面环件轧制实验,验证有限元模拟的可靠性和环坯设计方案的可行性。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

304不锈钢大型环件细晶轧制实验

304不锈钢大型环件在核电、石油化工等领域有着广泛应用。作为一种高合金钢材料,304不锈钢热变形温度范围窄、变形抗力大,采用常规环件轧制工艺生产此类大型环件,常出现粗晶现象,导致探伤不合格,产品废品率高。文章以某核电用304不锈钢大型环件为对象,对其细晶轧制方法进行实验研究,通过综合分析304不锈钢材料高温变形特性和轧制过程中的热、力变化规律,在常规轧制工艺基础上,对制坯工艺和轧制过程控制进行了优化,基于优化的工艺,通过轧制实验成功获得了晶粒细小,且满足要求的轧制环件。研究结果为304不锈钢大型环件生产提供了一种有效的轧制工艺方法,并为高合金钢大型环件轧制生产工艺设计提供指导。     

外方内圆型锻件环轧工艺研究

本文介绍了一种"外方内圆"型锻件的环轧工艺,利用DEFORM 3D成形分析软件,对该类型锻件成形坯料参数进行了优化,提出了外方内圆型锻件在数控辗环机上环轧制造的新工艺方案,通过DEFORM3D软件分析与工程实际验证相结合的工艺路线,成功研制出外方内圆型锻件的环轧工艺,提高了产品质量,提高了生产效率。     

异形环件精密轧制关键技术及有限元分析研究进展

对常见的异形环件进行分类,结合异形环件轧制特点,指出毛坯设计、轧辊运动轨迹设计以及成形缺陷控制等为异形环件轧制技术的关键难点所在,并引出了解决措施。对有限元分析过程中的毛坯设计、轧辊控制、微观组织演变等进行了探讨,给出了控制和处理的方法。