轧辊直径对楔横轧大型轴类件应力应变影响分析

合理选择轧辊直径是楔横轧成形大型轴类件的重要技术指标,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轧制大型轴类件进行模拟,分析轧辊直径对楔横轧大型轴类件应力应变影响规律,阐明轧辊直径对于楔横轧大型轴类件轧件质量的影响程度,研究结果为实现大型轴类件楔横轧经济化生产提供理论依据.     

楔尖圆角对楔横轧4Cr9Si2气门成形影响分析

借助刚塑性有限元软件DEFORM-3D针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行有限元数值模拟,得到楔横轧工艺参数——楔尖圆角对楔横轧4Cr9Si2马氏体耐热钢轧件对称中心的心部缺陷以及轧件表面的表面螺旋痕和对称中心横截面拉细的影响规律：随着楔尖圆角的增大,轧件表面径向力的数值得到减小,从而使横楔轧轧件表面螺旋痕将会明显减小;当楔尖圆角增大后,轧件心部横向应力σy和切应力τxy的持续时间将增加,同时,楔横轧轧件心部第一主应力σ1的方向将会发生改变,使轧件心部金属朝横向y方向流动,从而增加了楔横轧轧件心部缺陷产生的可能性;楔尖圆角增大,轧件轴向力Fz的数值将会减少,从而能够改善对称中心横截面拉细状况。进行4Cr9Si2马氏体钢的楔横轧轧制试验,验证有限元模拟结果的可靠性,并通过增大展宽角获得合格的轧件。     

楔横轧多楔成形汽车半轴工艺可行性分析

分析多楔成形长轴类零件时内/外楔对接段的各种形状及其优缺点,建立了楔横轧多楔成形汽车半轴的三维有限元模型.通过选取合理的轧制工艺,模拟楔横轧多楔轧制汽车半轴的过程,获得了内/外楔之间过渡光滑的汽车半轴.结果表明:楔横轧多楔成形汽车半轴工艺是可行的,该研究为多楔成形半轴的模具设计提供了理论依据.     

不均匀温度场对改善三辊楔横轧轧件心部质量的研究

楔横轧变形属于连续局部横压过程,中心压实法有助于提高圆轴类棒料横压时的内部质量。将中心压实法应用于三辊楔横轧,通过有限元模拟研究了不均匀温度场对三辊楔横轧轧件心部应力应变的影响。模拟结果表明,不均匀温度场方法可以减小轧件心部拉应力,增大心部静水压应力,提高心部塑性变形能力,有助于改善轧件心部质量。通过三辊楔横轧实验,验证了不均匀温度场方法改善轧件心部质量的可行性。     

浮压法压实楔横轧轴件心部空洞的机理研究

为有效地消除心部空洞,提高楔横轧轴件的机械性能,提出利用高压气体压实楔横轧轴件心部空洞的新方法,简称浮压法。利用DEFORM-3D有限元软件,研究了浮压法实现轴件心部空洞闭合的机理和工艺参数的影响规律。结果表明:心部空洞闭合的条件是高温轴件应受三向压应力、负平均应力和较大的剪应力共同作用;气压或轴件温度越高,空洞闭合就越快,但对轴件外形尺寸几乎没有影响。     

空心件楔横轧旋转条件的试验研究

本文阐述了在ＸＨ５２０立式楔横轧机上处用特制模具对空心件楔横轧旋转条件进行试验研究，根据实测结果，分析了工艺参数对旋转条件的影响，试验研究的结果对于进一步研究空心件楔横轧理论和扩大工艺应用具有一定参考价值。     

横轧非回转体轴类件辊型曲线方程

楔横轧非回转体轴类零件是楔横轧近净成形和精确成形的突破性和创新性发展,而轧辊的辊型则是非回转体轴类零件楔横轧成形的基础和关键.在分析楔横轧非回转体轴类件成形工艺原理的基础上,提出“单阶段”楔横轧非回转体轴类零件新工艺;根据轧制过程中轧件与轧辊的相对共轭运动关系推导出楔横轧非回转体轴类件的辊型曲线方程;针对一典型非回转体轴类零件在试验轧机上进行轧制试验.试验结果表明,“单阶段”楔横轧生产的非回转体轴类件主要尺寸精度达到要求,且内部无明显缺陷,这说明“单阶段”楔横轧非回转体轴类件新工艺是完全可行的,且利用辊型曲线方程加工的辊型可以轧制出符合尺寸要求的非回转体轴类件,因而是实现非回转体类零件少无切削加工,改善劳动条件、节材降耗的优质工艺方法.     

楔横轧多楔轧制光轴表面光滑程度规律研究

楔横轧多楔成形光轴类零件时,内外楔之间轧件的过渡段形状为由外楔楔入段轧制而成的斜台阶,通过有限元模拟和轧制实验,对不同过渡角下多楔轧制光轴表面光滑程度进行分析,得到过渡角对楔横轧多楔轧制光轴表面光滑程度影响规律。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件提供了理论指导。     

楔横轧楔入段端面移动量规律

楔横轧多楔轧制是内楔和外楔同时对轧件进行径向压下、轴向延伸的塑性成形.随着交通运输业的飞速发展,火车轴、汽车半轴等长轴类零件的需求量与日俱增,采用楔横轧多楔工艺成形长轴类零件,具有显著节省辊面、减小设备体积、生产效率高、节材、降低成本等优点.为了充分发挥多楔显著节省辊面的优点,保持内外楔同时起楔,就必须要准确弄清楔入段移动量的变化规律.采用弹塑性有限形变有限元数值方法,根据实际工况模拟楔横轧轧制过程,分析楔入段移动量的变化规律,详细阐述各工艺参数对移动量的影响规律,并与试验测试结果进行比较,得到楔入段端面移动量的变化和影响规律.研究结果为楔横轧多楔同步轧制模具设计提供了重要的理论依据,进一步完善了楔横轧多楔轧制理论.     

空心件楔横轧工艺参数对轧件壁厚变化影响的试验研究

本文阐述了在ＸＨ５２０立式楔横轧机上，利用特制地空心件楔横轧工艺参数对轧件壁厚变化影响的试验研究。根据实测结果，分析了工艺参数对轧件壁厚变化的影响。试验结果对于进一步研究空心件楔横轧理论和扩大工艺应用具有一定的参考价值。     

工艺参数对多楔轧件接口质量的影响规律

楔横轧多楔成形工艺是生产长轴类零件的先进方法,但生产过程中模具工艺参数对轧件接口质量的影响比较复杂。根据楔横轧多楔模具的工艺特点,建立多楔轧制长轴类零件的三维有限元模型。基于ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,在不同模具工艺参数下对多楔轧制过程进行了有限元模拟,得到模具工艺参数对轧件接口质量的影响规律。在与模拟工艺参数相同的条件下进行轧制试验,试验结果和模拟结果一致。通过对理论模拟和轧制试验获得结果的分析,得到工艺参数中过渡角对轧件的接口质量影响最大、展宽角对轧件接口质量影响最小的结论。综合考虑各工艺参数的影响,给出保证轧件接口质量良好的过渡角选择范围。研究结果为多楔成形长轴类零件的模具设计提供理论依据和参考。     

楔横轧内直角台阶精确轧齐曲线的研究

在分析楔横轧内直角台阶成形过程中各种主要几何影响因素的基础上,建立了符合实际的内直角台阶成形阶段的几何模型和数学模型,并将楔横轧内直角台阶成形过程分为3个阶段。利用轧件表面各参数方程建立了各部分体积的求解积分式,计算出各阶段轧件螺旋斜锥体的体积,根据体积不变原理,得到精确的楔横轧直角台阶轧齐曲线。     

楔横轧变形过程中内部空心缺陷产生机理的模拟研究

利用Deform-3D软件对楔横轧变形过程进行了三维有限元模拟仿真,得到了三维变形状态下轧件内部应力、应变场的全部信息和材料的流动形态,揭示了在整个变形过程中轧件内部应力应变状态及其历史演化过程,进而对楔横轧内部空心缺陷产生的机理做出了明确的阐述。     

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。     

挤压式楔横轧小料头轧制的微观组织演变分析

针对目前楔横轧技术料头较大,导致材料利用率低的问题,创新性地提出了挤压式楔横轧工艺以实现小料头轧制。通过在DEFORM-3D有限元软件中建立42CrMo钢的动态再结晶模型,模拟分析了挤压式楔横轧的动态再结晶体积分数及奥氏体平均晶粒尺寸大小的分布规律。最后结合挤压式楔横轧轧制油泵轴试验及金相分析试验,验证了挤压式楔横轧小料头轧制的可行性。研究表明,挤压式楔横轧产生的料头体积相较于传统楔横轧产生的料头体积减小了75%左右,其材料利用率可以提高到95%左右,同时该轧制方法还可以细化晶粒,提高金属综合力学性能。     

楔横轧加工铝合金内部损伤的研究

目前优质钢的楔横轧加工方面的研究已经成熟,但铝合金的楔横轧研究很少。使用韧性破坏准则对楔横轧铝合金的内部损伤进行了研究,得到了各个工艺参数对轧件内部损伤的影响规律:最大损伤量随加工温度的升高而下降;随轧辊转速的升高而升高;随模具的展宽角、成形角、断面收缩率的增大而减小。结论对实际生产具有一定的指导意义。     

Analysis of a cross wedge rolling process for producing drive shafts

The paper discusses the problems of forming parts such as stepped shafts by cross wedge rolling (CWR). In industrial practice, this rolling process is performed at stages, i.e., in several passes, when large cross-sectional reductions are involved. The same can also be done using a different design of this forming process, namely, multi-wedge cross rolling (MWCR), in which the workpiece is simultaneously formed by several pairs of tools (wedges). This paper compares the above two methods with respect to forming a drive shaft. Wedge tools used in both forming processes are described, and the numerical results of the simulations performed to verify the adopted solutions are reported. The results demonstrate that the MWCR method offers more advantages than the classical CWR technique. Consequently, MWCR is then verified in experimental tests. The experimental results confirm that parts such as stepped shafts can be formed by the MWCR method.     

Influence of cooling condition of tools on central deformation of workpiece and tool wear in cross wedge rolling

In this paper, a thermal–mechanical coupled simulation model for two-roll cross wedge rolling (CWR) was developed to investigate the influence of cooling condition of tools on central deformation of workpiece and tool wear by using three-dimensional rigid-plastic finite element method. Based on the simulation results, the information about central deformation of workpiece and tool wear with and without tool cooling was compared and analyzed. The study results indicate that forging quality and tool life can be improved by means of cooling the tools with cooling water. Subsequently, an industrial example of CWR in blank forming for engine connecting rod was presented to verify the feasibility of study results. In this industrial application, higher forging quality and longer tool life were obtained, which benefits the decrease of production cost. This study provides insights into the mechanisms of central deformation of workpiece and tool wear under different cooling conditions of tools in CWR process as well.     

汽车半轴楔横轧机辊系特性边界元法分析

在三维弹性接触边界元法基础上,根据半轴楔横轧机所采用双列圆锥滚子轴承的特点,开发了半轴楔横轧机滚动轴承边界元法专用计算程序,对汽车半轴楔横轧机辊系在不同结构下轴承载荷分布特性和辊系弹性变形特性进行较系统分析,找到了保证轴承载荷均匀分布和辊系挠度最小的最优辊系结构。研究结果为优化和设计汽车半轴楔横轧设备提供了有效的数值分析方法和理论依据。     

楔横轧模具网络化智能CAD系统的研究与开发

将ASP与ActiveX控件技术相结合，采用C／S、B／S混合结构模式，建立了楔横轧模具智能CAD系统的网络体系结构；利用VRML／Java编程技术解决了楔横轧模具三维图形网络终端的可视化再现等问题，开发了楔横轧模具网络化智能CAD系统，使企业能够充分利用Web技术方便迅速地获取和提供远程设计资源，为产品数据管理系统的建立奠定了基础。