薄壁叉形环轴向辗压成形塑性变形规律

研究了薄壁叉形环轴向辗压成形过程中等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷的分布与演变规律。基于Deform-3D软件平台建立了薄壁叉形环轴向辗压成形的有限元仿真模型,提取了成形过程中的等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷数据。结果表明,在薄壁叉形环轴向辗压成形过程中,随着变形量的增加,等效应力值与等效应变值逐渐增加,上筋与侧筋的等效应力值明显比下筋大,变形程度更高,锥模主要承受z向载荷,且随着变形量的增加逐渐增大,最大值为134 kN。通过揭示薄壁叉形环轴向辗压成形过程中的塑性变形规律,为实现薄壁叉形环轴向辗压成形提供了理论依据。     

外壁带凸台锥形截面环件轧制成形规律

介绍了一种外壁带凸台锥形截面环件的一体成形轧制工艺，该工艺降低了外壁带凸台锥形截面环件的材料消耗，提高了环件的整体质量。通过ABAQUS软件建立了该环件轧制成形的有限元模型，并对轧制成形工艺进行了分析，研究了轧制过程中Mises应力、内壁位移和等效应变的变化规律。结果表明：在环轧开始阶段，由于应力分布不均匀，应力呈周期性变化，在4.5 s后，环件的应力分布逐渐均匀；在材料填充凸台过程中，远离凸台孔处的材料堆积并高于凸台孔；凸台两侧的应变存在差异，且当进给量为4.5 mm时更加明显。实验结果与模拟结果相近，验证了该成形工艺的可行性。     

内沟槽环件辗压成形工艺模拟研究

针对异形截面环件壁薄、断面形状较复杂的特点,可用辗压工艺成形内沟槽环件。利用有限元数值模拟技术,研究了辗压过程中金属变形流动特点、成形规律等,并分析了轧制孔型、摩擦因数、进给速度对成形效果的影响。结果表明：采用辗压成形内沟槽环件,工艺过程简单;轧制孔型、摩擦因数对成形效果影响较大。     

台阶截面环件轧制缺陷和对策

分析了两种典型台阶截面环件的轧制变形特点，以此为基础阐明了台阶截面环件轧制缺陷形成机制，提出了防止轧制缺陷的对策和方法。     

T形截面环件冷辗扩中的应力应变演变特征研究

基于T形截面环件冷辗扩的数值模拟研究,揭示了该工艺中环件的应力应变的演变特征。外环面附近以及与芯辊接触的内环面附近压应力作用较强,而填充部分前端和环件心部拉应力作用较强;随着加工过程的推进,拉应力作用逐渐减弱。在周向上应变分布几乎相同,环件轴向对称面附近的金属产生压缩类变形,而其余金属产生拉伸类变形。环件心部和型槽入口处附近最有可能产生裂纹等缺陷。通过多道次加工或者适当增加每转进给量可降低产生裂纹。     

复杂异形环件毛坯优化设计方法研究

针对复杂异形环件轧制过程中的运动难以控制和质量难以保证的难题,结合复杂异形环件轧制过程的特点,对轧制成形过程材料流动规律进行研究,并结合体积成形过程中的材料变形规律,提出了体积相等、形状相似、截面相等3条复杂异形环件毛坯的优化设计原则,并利用有限元分析方法对所提出的方法的合理性进行了验证。     

内台阶截面环件轧制成形有限元模拟

基于Abaqus／Explicit提供的显式动力学有限元算法。建立了能反映内台阶截面环件轧制的边界约束模型,模拟了内台阶截面环件成形过程,对轧制过程中不同压下量的应力及等效应变变化进行了分析,并分析了在轧制过程中金属的流动特点,最后通过阶梯孔环件轧制实验,验证了轧制模型的可行性。     

环件轧制和摆动辗压精密成形技术

阐明了环件轧制和摆动辗压两种精密成形技术原理和工艺特点。基于成形原理和工艺要求,介绍了轴承环件精密冷轧成形、高压开关环件精密热轧成形、齿轮和凸轮精密冷摆辗成形等典型零件精密成形技术生产应用情况。针对环件轧制和摆动辗压精密成形现状,分析了其技术发展趋势和面临课题。     

带外台阶法兰环件轧制的变形规律研究

叙述了环件轧制变形的一般规律。通过塑性理论分析、ABAQUS塑性有限元数值计算和1：4铅试件轧制模拟实验，研究了45#钢钢质带外台阶法兰环件轧制变形规律，直接轧制成形复杂截面轮廓的环件，提高了材料利用率，缩短了加工工时。该工艺具有显著的节材、节能效果。     

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。     

内台阶锥形环件辗扩锻件设计方法研究

内台阶锥形环件是工业中的一种典型金属结构,相对于其它内锥形、外锥形和梯形环件而言,具有中部连续渐变、两端突变的特点。文章针对内台阶锥形环件的这一特点,首次提出了横截面变化率的定义,并将此定义用于内台阶锥形环件锻件设计,得出改进此类锻件轮廓的一般规律。对于给出的锻件及其改进方案,用弹塑性动力显式有限元方法进行辗扩塑性变形过程的模拟,证实了横截面变化率作为锻件改进的依据是可行的,所提出的锻件设计方法对于类似内台阶锥形环件辗扩工艺设计具有指导意义。     

Deformation behaviors and conditions in L-section profile cold ring rolling

Three-dimensional FE model of plastic penetration in L-section profile cold ring rolling is established under ABAQUS software. Based on this model, the expanding rules of plastic zone in roll gap are revealed by FE simulation, and three deformation behaviors of L-section ring that exist in the rolling process are exposited. Conditions for three deformation behaviors are studied and verified by rolling simulation and experiment. The deformation behavior, which is needed for normal rolling of L-section ring, and its conditions are determined at last.     

Deformation behavior of inclusions in stainless steel strips during multi-pass cold rolling

The strip quality is affected by the shape and the distribution of inclusions. The investigation of inclusion deformation in rolling process is significant for understanding the deformation mechanism of inclusion and guiding production. In present work, the behavior of spherical non-metallic inclusions in type 304 stainless steel strips during multi-pass cold rolling has been simulated by 3D finite element method and updating geometric method. The shape of inclusions is obtained under a variety of the inclusion sizes and positions. The inclusions elongate along rolling direction and compress along strip thickness direction, but slightly change along strip width direction. When the inclusion diameter is less than 10 μm, the inclusion scarcely deforms. As the inclusion sizes increase, the inclusion deformation gradually increases. The inclusion deformation also increases with the inclusion approaching the strip surface. As the rolling pass increases, the differences of inclusion shapes increase under various inclusion sizes and positions. The inclusion profile after cold rolling calculated by simulation is consistent with that by experiments. Finally, the relationship between the inclusion deformation and the crack generation is discussed.     

Planning feed speed in cold ring rolling

Feed speed needs to be controlled during cold ring rolling but first it must be planned. However, up to now, it has been set mainly by trials and experience, as the existing method is inefficient. This paper aims to find a convenient method to plan feed speed. In this study, the ring outer diameter growth rate was regarded as the basic quantity to determine the feed speed. A mathematical model is built on analysis of the reason for the ring enlargement during rolling. The model defines the relationship between the ring outer diameter growth rate and feed speed. Using the model, the feed speed was planned versus the thickness of the rolling ring. The extrema of the feed speed and the ring outer diameter growth rate were also determined. The method of planning the feed speed based on the ring outer diameter growth rate is efficient and economical, and it facilitates process control for cold ring rolling.     

沟球环件冷辗扩过程中截面变化规律

在沟球环件冷辗扩过程中,环件外径的增长预测和导向辊的位置确定是确保平稳辗扩的条件之一,而这两者的决定因素在于辗扩过程中截面形状变化。采用商业软件ABAQUS/Explicit对冷辗扩过程进行三维建模,预测沟球截面环件的直径增长和截面形状变化过程。在D56G90型冷辗环机上进行实验,测量了不同阶段的环件直径和沟球截面形状。将实验测量结果分别与解析计算结果和有限元计算结果进行比较,得出三者之间的差别,从而发现误差。利用解析结果和实验结果来修正三维有限元模型,以便更加精确地利用有限元模型来预测环件直径的增长规律和截面变化规律。模拟结果可以用于指导环件冷辗扩的工艺制定和生产,以期提高环件的质量。     

精密冷辗扩工艺及其节能价值

精密冷辗扩技术是一种制造轴承套圈毛坯的先进技术,与传统车加工相比,可显著节约材料,提高产品内在品质.本文详细介绍了对于不同的毛坯材料应采用的精密冷辗扩工艺流程,并分析了其在节材、节能中的重要作用.     

环件冷辗扩技术现状和发展

简要地介绍了环件冷辗扩原理、冷辗扩工艺、冷辗设备、加工过程控制参数、模具寿命及有限元模拟技术的现状和发展,并指出了环件冷辗扩还缺乏精确而系统性的研究,弹塑性有限元研究才刚刚起步,通过模拟来优化加工过程参数在国际上也几乎没有公开发表的文献。因此,应该从理论、有限元模拟、材料、设备、热处理、模具等多学科联合攻关研究,才能使我国的环件冷辗扩技术跃上一个新的台阶。     

环件冷辗扩分析中组合沙漏控制

冷辗扩过程中,轧辊和环件接触面积小、振动剧烈,进行显式有限元分析时形成的单点载荷容易诱发沙漏.采用组合沙漏控制法有效地控制了沙漏,模拟了矩形截面环件的冷辗扩过程.沙漏能与内能的比值从阻尼法的15%降低到2.5%;其中刚度沙漏力的权系数设为0.8,人工阻尼控制系数设为0.1,人工刚度控制系数设为0.001.与轴向宽展试验比较表明,采用组合法预测的端面平整度(0.114)接近试验结果(0.112).     

基于新晶体塑性模型预测织构演化的环件冷轧变形机制

提出一种新的多晶体塑性模型以从织构演化角度研究环件冷轧过程的变形机制。该模型是在晶体塑性理论框架内通过推导一套线性增量控制方程建立的。该模型可以用线性求解方法直接求解,并采用一个两步法的求解过程,确保模型计算的效率和稳定性。基于ABAQUS/Explicit平台开发了用户材料子程序VUMAT,以实现该模型与环件冷轧三维有限元模型的结合。结果表明,该模型在预测动态复杂成形过程中的应力应变响应和织构演化方面都是可靠的;从轧制环件中很强的Goss织构{110}？100？看出,环件轧向的剪切变形是环件冷轧过程中的主要变形;环坯的织构和晶体结构对轧制环件中的织构类型的影响不大;在冷轧的后期环件织构演化迅速,这导致了这一时期环件的快速长大。