楔横轧轧制轴类零件的应力应变场分析

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对轴类件的楔横轧成形过程进行数值模拟,分析了楔入段和展宽段应力应变的变化规律,为进一步从理论上掌握楔横轧的变形规律提供了有力、可靠的手段和方法,为楔横轧的理论研究和工艺发展打下了良好的基础.     

辊式楔横轧和板式楔横轧数值模拟的对比分析

辊式楔横轧是生产中较为普遍采用的轧机形式.而在数值模拟过程中,特别是三维变形模拟中,为了简化模具造型,常常采用板式楔横轧进行分析计算.文章分别就这两种模型的楔横轧变形过程进行了三维数值模拟,对各自的变形特点,应力应变场及速度场进行了对比分析.结果表明在数值模拟过程中,建立板式楔横轧系统模型来研究分析楔横轧变形中的相关问题是可行的.     

楔横轧轧制螺纹轴应力状态研究

提供了楔横轧轧制螺旋轴类件模型,并通过DEFORM-3D有限元软件模拟了楔横轧轧制梯形齿形截面螺旋轴类件的成形过程,对轧件成形过程中两个重要变形阶段(成形段和精整段)的应力分布及变化规律进行详细分析.得到了轧制过程工件内部不会出现心部疏松等缺陷的结论,该应力变化规律为楔横轧轧制螺旋件的深入研究提供了理论依据.     

楔横轧不同变形阶段的微观组织演变分析

运用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对GH4169合金零件的楔横轧成形进行变形、传热、微观组织演变的耦合数值模拟,揭示轧件在楔横轧成形过程中各个变形阶段(楔入段、展宽段和精整段)微观组织的演变规律,分析轧件平均晶粒尺寸在不同变形阶段变化的具体原因。结果表明,楔横轧成形GH4169合金轧件时,虽然温度低、应变率高,但楔横轧特有的大变形仍能使动态再结晶发生并完成,从而得到细小均匀的晶粒组织;轧件晶粒的细化程度随断面收缩率的增大而增大;轧件在高温下主要发生晶粒长大,因此减小精整段的长度以及缩短进入下道工序的时间,可以避免粗晶的产生,提高成形件的综合力学性能。     

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.     

基于ANSYS/LS-DYNA的楔横轧应力应变分析

通过ANSYS/ LS-DYNA有限元分析软件,对楔横轧轴类件的成型过程进行数值模拟,分析楔横轧轴类件轧制过程的应力应变规律,并对各轴向应力应变进行比较,阐明楔横轧轴类件的变形特征,得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息,可为其他零件轧制成形机理及变形规律的研究提供理论依据和参考.     

汽车半轴多楔楔横轧成形应力变化规律分析

本文根据楔横轧多楔轧制特点,建立了楔横轧多楔轧制半轴细杆部的三维有限元模型,编制了半轴细杆部多楔轧制过程进行有限元模拟的命令流程序,详细的分析了轧制过程中楔入段、展宽段主楔在侧楔作用下轧件内部应力变化规律,为多楔轧制半轴的模具设计和工艺参数的确定提供理论依据.     

非调质钢40MnV楔横轧热变形组织演变模型及数值模拟

针对非调质钢轴类件楔横轧工艺,以40 MnV钢为研究对象,进行非调质钢高温热变形组织演变规律实验研究.利用Gleeble 3500热模拟实验机,在900 ～1100℃、0.1～ 10 s-1变形条件下进行恒应变速率压缩实验,研究了40 MnV热变形中的力学行为及动态组织变化,并得出了相应奥氏体热变形组织演变晶粒尺寸、再结晶体积分数及晶粒长大数学模型.基于组织演变模型,采用有限元法对空心轴三辊楔横轧热力组织耦合过程进行的数值模拟.通过对比楔横轧成形实验数据结果与模拟计算值,二者吻合良好,验证了该模型可用于楔横轧实际生产过程的组织预报.     

二辊楔横轧颚式破碎机偏心轴成形数值模拟

提出了一种颚式破碎机偏心轴楔横轧成形新工艺.利用有限元软件Deform-3D对楔横轧颚式破碎机偏心轴进行数值模拟,分析了其成形过程、应变场分布及工艺特点.模拟结果表明:颚式破碎机偏心轴楔横轧工艺是可行的;在同心轴变形为偏心轴过程中,非轧制区金属等效应变在变形初期较大,其值为1.8;原始坯料在与轧辊基圆及导板接触时发生较大的挤压变形,应该采取工艺措施控制.本文为大直径偏心轴高效化、节能化制坯提供了理论依据.     

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。     

楔横轧变形过程中轧件内部金属流动的规律

应用DEFORM-3D有限元数值模拟软件,以楔横轧理论为基础,通过对楔横轧变形过程进行三维数值模拟研究,得到了反映轧件内部变形规律的速度场和位移场,以及轧件内部应力应变状态,并研究了不同变形量下轧件内部各主应力应变状态及主应力方向的特征及变化规律,深入地分析了生产中轧件端部产生凹心和变形区前沿的局部隆起现象。     

Theoretical and experimental analysis of cross wedge rolling process

A summary of the cross wedge rolling process (CWR) modelling method being developed by the author is presented in the present study. The forming zone has been divided into several layers to calculate their contact pressure as in the case of the rotational compression process. To verify the accuracy of the proposed calculation method, a WPK-1 experimental rolling stand has been designed and equipped with seven sets of tooling segments having various parameters. Satisfactory consistency has been demonstrated by comparison of predicted theoretical values and results obtained from experiments.     

模具参数对楔横轧铝合金轧件内部空洞的影响(英文)

通过分析楔横轧内部空洞(疏松)缺陷的物理性质和形成特征,将内部空洞视为多孔材料,利用多孔材料的刚塑性有限元方法,建立7075铝合金坯料内部空洞缺陷的数值模型。采用相对密度研究成形角、展宽角、断面收缩率对内部空洞缺陷的影响规律。结果显示:内部空洞的扩展主要发生在展宽段,楔入段对它的影响很小。展宽角是影响内部空洞产生的主要因素,而断面收缩率的影响较小。成形角、展宽角、断面收缩率越大,越不易发生内部空洞缺陷。在模具设计时,为了防止铝合金坯料轧制后产生内部空洞缺陷,断面收缩率应选择在55%～65%之间,展宽角在8°～10°之间,成形角在29°～32°之间。     

三辊楔横轧空心件热变形时微观组织的研究

利用非线性有限元建立了金属成形过程中热、力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型,采用该模型对三辊楔横轧空心件成形工艺进行仿真计算,得出不同阶段轧件的晶粒尺寸变化规律.在此基础上,应用正交实验法探讨了空心坯料轧制时壁厚、断面收缩率、轧制温度对晶粒尺寸的影响.结果表明:轧制温度对晶粒尺寸影响显著,其次依次为肇厚、断面收缩率.     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

双中间轴对称楔横轧制工艺及模具设计

针对汽车变速器中间轴楔横轧传统加工工艺成本高、耗材多、成品率低等问题,提出了采用楔横轧成形方法加工汽车变速器中间轴的工艺方法。针对中间轴变形大、形状复杂、对称性差的问题,提出了双轴对称加工工艺方法。以1701212-Q7中间轴为例设计了对称轧制楔横轧制模具,实践证明了该工艺方法和所设计模具的可靠性。     

Influence of tool parameters on internal voids in cross wedge rolling of aluminum alloy parts

The internal void of cross wedge rolling (CWR) part can be treated as porous material due to their similar physical property and deformation characteristics. Aiming at the CWR process of aluminum alloy 7075 workpiece, the numerical simulation model for internal void was established by means of the rigid-plastic FEM method for the porous material. The relative density was used to research the influence of three primary parameters on the internal void in CWR process, including the forming angle α₁, the stretching angle β and the area reduction ΔA. The experimental results show that the expansion of internal void occurs in the stretching zone, and the knifing zone just has a little influence on it. The stretching angle has a great influence on the internal void, while the area reduction has a small influence on it. The size of internal voids decreases with the increase of area reduction, stretching angle and forming angle. When designing the CWR tool geometry and operating conditions, to prevent the internal void, the area reduction is suggested to be 55%–65%, the stretching angle to be 8°–10°, and the forming angle to be 29°–32°.     

楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面缺陷形成条件分析

依据文献 [4]的模拟实验结果 ,拟定了楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面出现表面缺陷 (蛇皮状或鱼鳞状缺陷 )时的金属流动速度场。以此为基础 ,并借助于上限原理和最小能量原理 ,获得了楔横轧成形阶梯轴时轧件表面缺陷形成的必要条件。同时 ,研究了表面缺陷产生与变形程度、摩擦因数及模具整形段相对长度的关系。从而为估测楔横轧成形阶梯轴类件时轧件表面是否会产生缺陷提供理论指导。     

楔横轧轴类件热变形时奥氏体微观组织演变的预测

运用Gleeble-3500热模拟实验机对轴类件用钢40Cr高温热变形的组织形态进行研究,并由金相分析数据回归得出高温奥氏体组织演变数学模型．然后利用非线性有限元法建立了金属成形过程中热、应力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型．采用该模型对二辊楔横轧成形工艺进行仿真计算,得出了轧后工件的温度场、变形场、高温奥氏体晶粒尺寸分布等．对比轧后工件奥氏体组织分布的计算结果与实测值可知,两者吻合良好．