SCM435合金钢接头的冷镦工艺研究与数值模拟北大核心CSCD

某规格的SCM435合金钢接头采用“热镦+铣槽”的生产方式,工序复杂、生产效率低、产品质量不稳定,针对该问题,提出了产品质量更稳定、适合批量化加工的多工位冷镦成形工艺。基于单向拉伸试验,通过Deform-3D有限元软件建立了SCM435合金钢材料的本构关系和临界损伤模型,并对合金钢接头各工位的连续冷镦成形过程进行了动态模拟,从金属流动规律、成形饱满度、成形载荷变化以及损伤值分析等角度来预判潜在的缺陷,从而验证工艺的可行性。研究结果表明:针对该合金钢接头制定的6工位冷镦工艺方案切实可行,各工位零件成形良好,无折叠、开裂缺陷,金属流动合理,成形载荷分布均匀,最大损伤值均小于材料的损伤阈值。最后通过多工位冷镦机进行了试生产,获得了符合要求的合金钢接头。     

螺旋道钉多工位冷镦成形工艺优化及数值模拟

螺旋道钉多工位冷镦成形工艺存在多种可选择的方案,为得到最佳的工艺方案,采用工艺优化数学模型与Deform-3D模拟相结合的方法。讨论了各工艺方案的载荷行程曲线和模拟得出的重要参数变化规律,并将参数代入工艺优化数学模型进行计算。结果表明:采用冷镦工艺第1种方案时,预镦、粗镦、精镦工位的变形程度分配合理;最大的损伤和应变值随工位变形程度的增加而增大,并在成形六角头部时值最大。经计算得出最佳工艺方案,采用优化后的方案生产的螺旋道钉整体组装疲劳试验达300万次。     

台阶形杆件的冷镦及其模具

在冷镦粗带台阶的杆形紧固件时,由于金属的组织结构、成分不均匀,模腔表面摩擦力和受力状况的影响,往往不能使被镦锻部分按理想状态变形。在多工位自动冷镦机上生产这类工件时,容易产生如图1中A所示的缺陷。一、镦锻过程中的金属流动     

基于有限元分析的汽车十二角半轴螺母冷镦工艺开发与应用

针对汽车十二角半轴螺母热镦成形工艺中存在的工序繁杂、生产效率低、产品性能差、材料利用率低和成本高等问题，设计了一种6工位自动化冷镦成形工艺对其进行替换。通过室温压缩试验建立了40Cr合金钢的Johson-Cook本构模型，同时，利用Deform-3D数值模拟软件完成了各工位的连续成形模拟，并根据螺母各阶段的金属流动规律、填充完整度、截面网格变形情况和断裂趋势等信息分析了冷镦成形工艺的可行性，基于载荷分析预测了成形力大小；然后根据分析结果和成形工艺完成了各工位模具的制作，并通过冷镦机进行了试模制件。结果表明，获得的十二角半轴螺母表面光洁，填充完整，无折叠和裂纹等缺陷，与模拟结果完全吻合，经测量检验，螺母各处尺寸均在公差范围内，符合使用要求，证实了冷镦工艺的可靠性，此冷镦工艺能够取代热镦工艺。     

小型套管多工位冷镦挤成形工艺方案设计

针对小型套管类零件整体尺寸小、成形工步多、大批量加工的特点,提出小型套管类零件采用多工位高速冷镦挤成形加工的方法,并根据塑性成形理论,设计了两种六工位冷镦挤成形工艺方案,借助有限元分析软件DEFORM-2D模拟套管的成形过程,分析比较两种工艺方案中金属流动规律、成形载荷大小和锻造流线分布。模拟结果表明,采用两次反挤压+终镦的方案,其成形的套管充填饱满、无折叠,各工步成形载荷大小分布合理。通过工艺实验进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果相一致,验证了数值模拟的准确性,可为实际生产提供指导。     

显微组织对TC16钛合金棒丝材冷镦成形性能的影响

TC16钛合金棒材在冷镦成形方面具有较大的加工和应用优势,棒材组织形貌对最终紧固件冷镦成形性有直接影响。采用不同加工方式、不同变形温度和热处理制度获得了不同组织状态的TC16钛合金小规格棒丝材,通过紧固件冷镦成形实验,研究了显微组织对冷镦成形性能的影响。结果表明,TC16钛合金丝棒材冷镦过程中的组织变形主要是纵向金属扁平化和破碎挤压的过程;纵向为等轴组织或者网篮组织的TC16钛合金棒丝材,在冷镦过程中纵向变形均匀,冷镦过程顺利;纵向为拉长组织的TC16钛合金棒丝材在冷镦过程中易产生裂纹。     

汽车哈克钉铆套多工位冷镦挤工艺开发与应用北大核心CSCD

汽车哈克钉铆套由于具有孔深、壁薄、尺寸小等特点,成形难度较大,通常采用的热镦配合切削加工的生产方式存在效率低、质量不稳定等问题,故提出采用多工位高速冷镦挤生产方式。根据金属塑性成形原理,针对铆套结构特征初步制定了2套多工位冷镦挤成形方案,并借助Deform-3D软件分别进行了数值模拟,获得了两种方案的铆套成形过程、最大成形载荷和金属流线分布等情况。结果表明:方案1存在成形缺陷,而方案2成形良好,无缺陷,载荷也更小。根据最佳方案设计了多工位模具结构,并进行了生产验证。生产结果与模拟分析结果一致,铆套质量良好,无缺陷,尺寸、性能均能满足实际需求,生产效率大幅提升,实现了对哈克钉铆套工艺的升级。     

TB9钛合金芯杆冷镦成形模拟及实验研究北大核心CSCD

针对TB9钛合金芯杆冷镦成形存在的问题,利用DEFORM有限元软件模拟分析了TB9钛合金芯杆的镦制成形工艺,讨论了多工位冷镦成形中变形量、摩擦因数对芯杆镦头质量的影响。进而通过实验分析了芯杆镦头剪切带的组织和力学性能。结果表明:芯杆三工位镦制成形中,采用不同镦制变形量获得了芯杆镦头的应变分布,有效控制了因镦头中心部位变形程度高而造成的镦制缺陷。摩擦因数的减小会降低镦头的应变,当变形量为50%时,三工位镦制成形的摩擦因数为0.35的镦头中心部位的等效应变为1.18874,摩擦因数为0.25的镦头中心部位的等效应变为1.12713,摩擦因数为0.15的镦头中心部位的等效应变为1.07401,提高了镦头的均匀变形程度。通过测试分析芯杆镦头样件可知,镦头内部无微孔洞、微裂纹等缺陷产生,镦头内部形成的剪切带区域的微观组织最密且呈纤维状,剪切带区域的平均硬度为354.8 HV,为芯杆镦头硬度最大之处。     

六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺

六角抽孔螺栓头部具有较深的内孔,使得其工艺设计成为难点,针对该问题提出一种六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺。利用有限元模拟软件Deform-3D,对六角抽孔螺栓的多工位冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及损伤值分布,最后进行了工艺试验。研究结果表明:提出的多工位冷镦成形工艺是可行的,模拟得到的冷镦件充填饱满,在成形工位2、工位3和工位4时载荷值较大,分别为429,826和380 kN;损伤值最大为0. 38,小于40Cr钢的临界损伤值0. 42,不容易产生裂纹。工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,冷镦件尺寸一致性较好,说明工艺可靠,对该类零件的多工位冷镦成形工艺具有一定的指导意义。     

基于Deform的换向器座冷镦挤模具优化

利用Deform软件模拟不同模具圆角半径的冷镦挤成形,分析不同模具圆角半径在镦挤过程的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及金属流动速度的影响规律.通过64组镦挤过程的模拟数据表明,对于换向器座类零件冷挤压成形,当凸模圆角R1取3mn、R2取0mm,凹模工作区域顶端圆角半径R3取3 mm时,镦挤成形所需的载荷达最小值.     

冷镦和热镦对TC16合金组织和性能的影响

采用Gleeble-3800热模拟机对TC16钛合金丝材分别进行冷镦、热镦实验,利用SEM、TEM、显微硬度计等手段对冷镦、热镦样品及成形后再固溶时效热处理的样品进行显微组织观察和硬度测试。结果表明:冷镦与热镦样品在显微组织和性能上存在差异,但重新固溶时效热处理后,冷镦与热镦样品的显微组织和力学性能接近。     

钢丝固定块多工位冷镦成形工艺

根据钢丝固定块的材质及结构特点提出了多工位冷镦成形工艺方案,借助有限元分析软件DEFORM-3D模拟了固定块的成形过程,分析了固定块成形过程中的金属流动规律、应力应变分布情况和成形载荷。试验表明,采用该工艺方案成形的固定块充填饱满、未见折叠和开裂缺陷,数值模拟结果与试验结果相符,为实际生产提供了较好的指导作用。     

大头短杆零件在自动冷镦机上的冷镦

大头短杆零件在多工位自动冷镦机上镦锻一直是个难题。几年来,我们模具试验室对这个题目开展了试验研究,并取得了显著的成果。大头短杆零件在自动冷镦机上冷镦成形的关键是在镦锻过程中夹钳如何将中间毛坯从一序传到另一序的问题,这对于大头短杆零件几     

基于有限元分析的汽车用大法兰螺母冷镦成形技术

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模具的填充、材料的变形、等效应力的分布以及各工位的成形载荷情况,确定了更加可行的冷镦成形方案;最后,根据该可行方案对各工位的模具结构进行设计与制造,并装入6工位冷镦机中进行试模。结果显示：该冷镦成形工艺稳定,生产速度快,并且制造的大法兰螺母外形完整、质量好,无折叠和开裂等严重缺陷,使用性能满足厂家的需求。     

法兰面焊接螺母冷镦成形孔口折叠缺陷的产生机理研究

法兰面焊接螺母在实际冷镦成形中容易出现孔口折叠缺陷,采用有限元模拟分析与试验相结合的方法对缺陷进行了研究.首先结合现有设备能力及制造成本确定工艺方案;然后通过Deform-3D有限元软件对法兰面焊接螺母冷镦成形中的金属流动过程进行了动态模拟分析,得到缺陷产生的机理,并进一步对缺陷影响因素进行分析;对缺陷产生机理及关键影响因素进行了试验验证,在此基础上提出改进措施.结果表明,孔口折叠是在镦锻成形过程中,凹穴内孔圆柱面的金属流向法兰面,同时上面金属向下流动造成金属回流而成,严重时产生折叠缺陷;无法完全避免金属孔口折叠,但可通过控制成形工艺来减少折叠程度.     

高压油管密封锥头镦制成形研究

研究了304L奥氏体不锈钢高压油管密封锥头的镦制成形工艺，冷镦、温镦及热镦的试验结果表明：锥头密封锥面裂纹的形成对镦制温度较为敏感，冷镦及热镦均易在锥头凸台上产生纵向裂纹，通过温镦可以有效消除304L不锈钢管锥头镦制过程中裂纹的产生；镦制过程中锥面上的环形内凹陷与材料的小均匀变形有关。     

小型薄壁套管多工位冷镦挤工艺

小型薄壁套管类零件,整体尺寸较小且内外结构复杂,加工方法的选择和成形工艺设计方面是生产该类零件的重点和难点。针对上述难点,采用适合中小型零件批量加工的多工位冷成形加工方法,并根据成形理论分析,初步设计出两种较合理的六工位冷成形方案,对成形过程采用Deform-3D软件数值模拟。得出先反挤压成形薄壁端的最大载荷为5.6×104N,远小于先镦粗成形凸缘的最大载荷;台阶深孔的成形采用杯-杯复合挤压,其损伤值远小于材料的临界损伤值。最终通过生产试验验证模拟结果的最佳工艺,且成形后小型薄壁套管的内部组织分布合理,无冷镦缺陷。     

球头销多工位冷镦挤工艺研究及模具设计

提出了一种球头销五工位冷镦挤成形方案,并根据经验公式计算出冷镦挤成形力。采用有限元软件模拟了球头销的冷镦挤成形过程,分析了成形过程中的模具载荷并观察材料填充情况。针对球头销成形的镦粗失稳以及脱模困难的问题,设计了闭式哈夫浮动分模方案。结果表明,经验公式计算冷镦挤压力与仿真成形载荷最大值相差3%。闭式哈夫浮动分模能够使锻件顺利脱模。     

基于晶体缺陷机理的6061铝合金镦粗成形工艺分析

基于晶体缺陷机理,并利用计算机有限元仿真软件进行6061铝合金冷、热镦粗成形模拟对比试验。在工具运动速度及材料平均变形速度均保持不变的条件下,将6061铝合金分别置于室温20℃与加热温度350℃状态下进行自由镦粗成形,热变形时锻件高径尺寸满足要求而冷变形时尺寸达不到规格。试验结果分析表明了晶体缺陷机理对铝合金塑性变形的多方面影响,并肯定了热镦粗工艺比冷镦粗工艺更适用于铝合金模锻前制坯的方法,因为热成形有利于减少金属内部的晶体缺陷运动阻碍。     

Inconel751合金气门热镦粗的数值模拟与优化设计

根据Inconel751合金气门热镦粗成形出现的问题,利用deform-2d有限元软件对Inconel751合金气门热镦粗过程中的温度场、等效应力场和金属流动方向进行了模拟。分析了变形程度对Inconel751合金组织的影响,模拟试验结果表明:通过改进工艺,优化工艺参数,可以有效消除镦粗中出现的质量缺陷。