L形截面环件径轴向轧制过程数值模拟与工艺优化

径轴向轧制成形技术是生产大型高品质L形截面无缝环件的理想加工方法。以Deform有限元软件为平台,对L形截面环件径轴向轧制过程进行了数值模拟,揭示了L形截面环件轧制过程中折叠和凹坑缺陷的形成机理。以此为基础,对初始环件尺寸和轧制工艺进行了优化。研究结果表明:初始环件尺寸和轧制速度设计不合理是缺陷出现的主要原因;优化后的初始环件和进给速度能够消除缺陷,使环件的截面形状填充较好。     

大规格电镦成形折叠缺陷分析及改进措施

针对原大规格电镦工艺方案成形与砧块接触面出现折叠缺陷,通过电镦过程观察和有限元分析模拟确定折叠产生于电镦开始时因电流和顶锻力发生变化产生小台阶,后续电镦过程的顶锻力持续施加并致使有小台阶的变形部位逐渐向砧块靠拢,并受砧块表面约束,坯料受反作用力将材料压凹陷形成凹坑,并在模锻时形成折叠缺陷,为提高电镦成形质量和避免模锻成形缺陷,提出初始电镦阶段采用多分段成形渐变工艺。有限元分析模拟显示,采用多分段成形渐变工艺锻造流线连续,未出现折叠缺陷。生产实践表明,改进方案可以避免折叠缺陷产生,能够满足实际生产需求。     

盾构机滚刀刀圈体轧环工艺研究及模具设计

针对异形截面环件在实际轧制过程中影响因素较多、规律复杂、环件质量较难保证等问题,结合径向轧环轧制特点,提出径向封闭轧制成形工艺。以异形截面盾构机滚刀刀圈体为研究对象,借助立式轧环机、1000 t压机等设备,从工艺方案制定、轧制工艺参数选择、坯料形状设计、模具结构设计、轧制孔型安装调试等方面对轧环质量的影响进行了分析。结果表明：当轧制比为1.2～4.0、环件毛坯与锻件体积近似相等、环坯各截面圆滑渐变、毛坯内孔上下端面设置倒角,并且于轧制前将导向轮尽可能靠近环件、轧制后驱动辊多轧制几圈予以修型,可以消除环件的毛刺缺陷,提高了环件的综合力学性能、缩短生产周期、降低生产成本。     

驱动辊转速对环件轧制工艺影响规律研究

针对环件轧制成形规律,以数值仿真和数学解析相结合的方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,建立弹塑性动态显式有限元模型,研究驱动辊转速对环件成形工艺的影响。研究表明,在环件轧制过程中,随着驱动辊转速的增加,每转进给量减小,外径部分金属轴向流动增加,环件自由端面形状系数FT增加,最大宽展系数增加,环件自由端面质量下降;在驱动辊转速增加过程中,轧制力和轧制力矩减小,对轧环机的力学性能要求降低。同时平均等效应变PEEQa增加,环件塑性变形程度增大,有利于提高环件力学性能,但同时变形不均匀程度也加大,内部质量缺陷的可能性增加。     

42CrMo环件轧制成形的数值模拟与分析

在Deform-3D平台下建立环件径-轴向轧制的三维有限元模型,结合理论研究和实际试验对42CrMo环件的轧制成形过程进行数值模拟与分析,并研究其轧制过程中的变形规律及成形情况,为轧制生产合格环件提供合理工艺。结果显示:42CrMo环件轧制成形的模拟结果和理论研究吻合,大变形区为环件外圈,内径扩大速度大于外径;等效应变值外圈大于内圈,中心最小,最大等效应变处于轴向端面的棱角处;环件温度外圈高于内圈,中心最高,端面棱角处最低;材料损伤最严重的部位为轴向端面,最大损伤值为0.645。对模拟结果进行理论验证和实际试验验证,环件尺寸的模拟值和理论值误差在5%以内,试验结果和模拟结果接近。     

班宁公司HV型辗环机

1.辗压过程要求轧制过的环件具有高质量的表面,所以不仅环件的内表面和外表面用一对水平辊子轧制,并且它的端面也要用一对垂直辊子轧制(图1)。这样能使环件有尖的棱角和光滑的端面。为此最重要的条件是环件端面与垂直辊子(亦称锥辊)之间的滑功尽可能小。水平辊子由主辗压辊和芯辊组成,主辗压辊的中心线是固定的。在辗扩过程中,调节芯辊向主辊移动。使环在径向得到锻制,它的横截面减小,而直陉增大。环件的外径表面与主辗压辊总是     

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。     

基于有限元的门架型钢缺陷分析及孔型优化

针对莱钢型钢厂H120门架型钢热轧时K5轧件内槽凹坑及成品内槽折叠缺陷问题,对粗轧孔型系统进行了有限元模拟。分析了粗轧阶段变形特点,并根据K5孔型轧制稳定阶段接触弧区域轧件的受力情况,分析了缺陷产生的原因。以此为基础,优化了孔型系统,基本解决了成品内槽横折叠缺陷问题。     

A286高温合金薄壁管件镦制工艺优化北大核心CSCD

针对某型A286高温合金薄壁管件的薄壁特征镦制成形过程中,容易出现折叠、填充不完全、飞边等问题进行了研究。提出了正挤压和反挤压两种材料流动方式,并利用Deforn-3D有限元软件进行数值模拟。对比分析了两种镦制工艺成形过程中的成形效果、等效应力、等效应变、金属流线和材料流动规律,数值模拟结果表明:与反挤压相比,正挤压成形制件的应力集中明显,金属流线紊乱,且有明显缺陷,采用反挤压镦制工艺更加合理。镦制实验结果表明,采用反挤压镦制成形的制件具有良好的几何特性,无填充不完全、折叠、飞边等缺陷,实验结果与数值模拟结果一致。     

异形截面环件封闭轧制缺陷与控制

异形截面环件截面形状复杂,轧制时金属流动不均匀,易产生翘曲、鱼尾等缺陷。基于Forge有限元模拟软件对异形截面环件封闭轧制成形进行研究,得出了异形截面环件轧制过程中翘曲、鱼尾缺陷产生机理,分析了毛坯截面形状对翘曲和鱼尾缺陷的影响规律。以优化毛坯截面形状的方式,提出了控制这些缺陷的对策。研究结果表明,将毛坯内孔直壁高度设计成与法兰部分高度相等,颈部内表面设计成锥面,可消除轧制产生的扭矩,使翘曲现象明显减小,轧制得以顺利进行;将毛坯颈部外表面倾角设计为30°,鱼尾缺陷最小,并实现环件饱满成形。将模拟研究结果用于实际生产,获得了合格的产品。     

大型盘形锻件轧制工艺

对坯料进行合理设计,是盘形件在辗环机上轧制取得成功的关键.同时,轧制成形盘件的力学性能比采用模锻及自由锻生产的更优越.     

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 对BSP52100(相当于GCr15)轴承钢表面裂纹进行分析,发现裂纹附近的微观组织与基体组织基本相同,表明在轧制后工序出现划伤缺陷。用户在后续锻造及加工过程中,表面划伤缺陷将会形成新的缺陷,经金相分析,缺陷部位出现贫碳区域和折叠区域,贫碳深度为0.20~0.25 mm,不能满足质量要求。     

轧制工艺对GCr-15球化退火的影响

通过热模拟的方法研究轧制工艺对GCr15球化退火的影响。结果表明，轧制工艺对GCr15轴承钢组织有显著影响。相对于常规轧制（CR）试样，控轧控冷（CRC）试样珠光体发生退化且片层细小．渗碳体呈短棒状或颗粒状，部分渗碳体片产生扭折甚至断裂。亚温球化退火中，CRC试样可获得细小均匀的球化组织，其球化效果明显优于CR试样，且显著地缩短球化退火时间。     

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 滲碳轴承钢套圈工件检验时发现个别套圈存在开裂现象,采用金相显微镜,洛氏硬度等方法进行了分析,认为滲碳过程中产生的块状、网状碳化物在之后的一次淬火,二次淬火时形成淬火裂纹,并提出了相应的预防措施。     

GCr15钢轴承套圈的失效分析

ＧＣｒ１５钢制造的轴承套圈,内径φ２２０ｍｍ,高度Ｈ＝１５７ｍｍ,厚度ｂ＝１２ｍｍ。在轧钢机上运转１４天,套圈表面辊道出现桔皮状条带,凹凸不平,影响正常工作。检验证明,原材料碳化物呈带状,热处理组织不合格,回火后出现粗大马氏体,导致套圈变形,圆度超标引起的磨擦过烧现象。     

30CrMo钢热穿轧毛管表面缺陷分析

通过宏观、扫描电镜、金相显微镜和光谱等方法对 30CrMo钢热穿轧毛管表面缺陷进行分析,结果表明,毛管表面缺陷是由于在轧管过程中轧管机组某轧辊表面粘异物或轧辊磨损严重,使轧辊表面形成凸块,轧制时压印在钢管外表面形成凹陷,随后续轧制毛管外表面的变形而延展成与轴向约成 30°角的螺旋、条状凹陷分布。     

CSP-冷轧热镀锌板表面线状缺陷特征及形成原因

表面长条线状缺陷导致CSP-冷轧热镀锌板质量降低,利用金相显微镜、XRD和扫描电镜对缺陷的形貌与组成等进行了分析。长条线状缺陷的形成原因是:在CSP热轧阶段形成的氧化铁皮(FeO)被压入基板,并在冷轧时被拉长、碾碎,冷轧后,这些氧化物呈现出点链状直线分布,镀锌增强了其与基体的差别,凸现出长条线状缺陷。最后,据此提出了减少氧化铁皮压入的措施,抑制了长条线状缺陷的产生。     

大型风电轴承套圈滚道轧制数值模拟与实验

风电轴承是风电装备的关键零件,而套圈作为轴承的核心组件,对轴承服役寿命以及主机运行可靠性至关重要。环件径轴向轧制是制造各种大型无缝轴承套圈、回转支承、法兰环件的先进回转塑性成形工艺。目前,风电装备中应用的各种球轴承,其套圈滚道均是通过切削加工成形,材料浪费多,加工效率低,且滚道金属流线分布差,削弱了套圈的力学性能。文章以典型的大型双滚道风电轴承套圈为对象,开展其滚道轧制成形数值模拟和实验研究。通过环件轧制工艺理论分析,提出了主要工艺参数设计方法;建立套圈径轴向轧制热力耦合有限元模型,通过模拟分析,对轧制进给规程进行优化;根据模拟结果,开展了轧制实验,成功轧制成形出合格的双滚道轴承套圈。该文研究实现了大型风电轴承套圈滚道直接轧制成形,为风电以及其他领域用大型轴承套圈、回转支承环件节能节材的先进制造,提供了有效的工艺理论指导。     

混合陶瓷球轴承振动特性仿真分析

为研究混合陶瓷角接触球轴承剥落故障振动特性,在ANSYS Workbench中建立了角接触球轴承的动力学有限元模型,通过在外圈滚道、内圈滚道及滚动体上设置剥落故障,分析特定工况下正常与剥落故障时轴承各零件受力变化。在此基础上,研究正常与不同零件故障对接触力的影响,并分析剥落故障对轴承零件运动特性的影响。结果表明：轴承各元件中应力最大的是滚动体,剥落故障使轴承最大应力增加,且最大应力大都出现在滚动体上;外圈剥落对经过剥落处的滚动体造成冲击,增大滚动体公转和自转周期,使滚动体速度降低,接触力明显增大;外圈剥落对内圈振动加速度的变化影响较小。