楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准.本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则.在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律.结果表明:成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10°时,壁厚均匀性反而下降.基于多楔轧制实验,轧制1∶5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性.      

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题.本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚.通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性.      

楔横轧成形25CrMo4厚壁空心轴件的不圆度分析

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高.      

展宽角对楔横轧4Cr9Si2气门成形质量的影响

借助刚塑性有限元DEFORM-3D对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行了数值模拟,分析了展宽角对楔横轧轧件成形缺陷的影响规律.在楔横轧轧制刚楔入时,轧件的心部受到三向拉应力的作用;展宽角减小,轧件在楔入段时三向拉应力最大值和持续时间增大,使心部缺陷产生的可能性增加;而展宽角减小,金属轴向流动速度加快,使得对称中心在楔入段完成后的直径减小,而轴向力则随着展宽角减小,其数值还有一定的增大,最终将导致对称中心横截面拉细状况的产生;随着展宽角增大,表面螺旋痕将会增加,但展宽角对表面螺旋痕的影响不明显.通过实验验证了有限元的正确性和模拟结果的可靠性.      

成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响

基于气门二次楔轧制原理,采用DEFORM-3D有限元软件研究了成形角改变时轧件心部应力和应变的变化规律,分析了成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响.结果表明:随着成形角的增大,轧件心部的应力状态和应变状态更为合理,有利于防止心部疏松.相应的轧制实验结果验证了这个结果.      

楔横轧多楔轧制展宽段应力与应变有限元分析

楔横轧多楔轧制是主楔和侧楔同时对轧件进行径向压下、横向扩展并轴向延伸的塑性成形。多楔轧制与单楔轧制相比 ,其成形过程中应力场、应变场变化规律更加复杂。针对楔横轧多楔轧制特点 ,在LS/DYNA有限元软件基础上进行二次开发 ,成功地仿真了楔横轧多楔轧制过程 ,并对其展宽段的应力、应变场变化规律进行详细分析 ,得到了在料既不堵又不拉情况下多楔轧制应力比单楔轧制应力变化时间长、变化幅度大的结论     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.      

凸轮轴楔横轧精确成形机理

基于凸轮轴楔横轧精确成形原理,针对一种简单典型凸轮轴的楔横轧精确成形,采用DEFORM-3D有限元软件,利用三维刚-塑性有限元法对整个凸轮轴楔横轧轧制过程进行了数值模拟,得到了较为理想的凸轮形状成形结果,系统分析了凸轮轴楔横轧轧制过程中轧件的应变分布状态,以及轧件金属的轴向、径向和周向的流动规律.根据凸轮轴楔横轧的实际实验结果和数值模拟结果的对比,结果表明,数值模拟结果与实验结果相符合,利用楔横轧精确成形凸轮轴是可行的.     

自动轧管横向壁厚精度研究

摘要：针对自动轧管机轧制薄壁不锈钢管中出现的严重横向壁厚不均问题,借助于三维有限元分析软件Simufact,对X10CrNiTi18不锈钢管典型规格112mm×4.5mm自动轧管过程进行数值模拟。研究了不同轧辊孔型结构参数、芯棒润滑状态、轧辊孔型磨损及穿孔毛管偏心对自动轧管横向壁厚精度的影响。结果表明：随着芯棒摩擦因数的增大,所轧荒管横向壁厚精度明显恶化;偏心毛管轧制所轧荒管依旧偏心,延伸轧制对穿孔毛管偏心壁厚纠偏能力有限;磨损的孔型修模后,采用负芯补轧制较增大芯棒直径轧制所轧荒管横向壁厚不均度增大;采用三段式圆弧孔型,所轧荒管横向平均壁厚更接近目标壁厚,横向壁厚不均度由原孔型的13.55%下降到9.94%,横向壁厚精度明显改善。     

楔横轧精整段的应变分析

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,分析了精整段轧件不同横截面中心点径向应变和横向应变的交变规律.选取轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到了此变化规律与轧件心部产生破坏之间的关系,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据.     

空心型材挤压模具模芯变形的有限元分析

针对挤压时平面分流组合模模芯变形对空心型材壁厚影响的问题，简述了分流组合模模芯发生变形的原因，并应用有限元方法对模芯的受力变形进行了分析。首先利用ANSYS软件对分流组全模上模进行三维造型，然后综合考虑分流组合模在挤压时的受力状况，将所受各力加载到有限元模型上，通过计算获得了模芯在受力作用下的偏移变形量及模芯沿挤压方向的变形量，结合实例分析表明计算结果与实际吻合较好，说明有限元方法对模芯变形的分析是有限的。     

Study on transverse wall thickness accuracy of tube rolled by automatic plug mill

In view of serious uneven transverse wall thickness of thin walled stainless steel tube rolled by automatic plug mill，the automatic tube rolling process of X10CrNiTi18 stainless steel tubes with typical specification of 112mm×4.5mm was numerically simulated by using 3D finite element analysis software Simufact. The influence of different roll pass structure parameters, different mandrel lubrication state, roll pass wear and eccentricity of pierced shell on transverse wall thickness accuracy of automatic rolling tube was analyzed. The results show that as the friction coefficient of the mandrel increases, the accuracy of transverse wall thickness of the rolled tube deteriorates obviously. The hollow tube rolled by eccentric pierced shell is still eccentric, and it shows that the elongation rolling has a limited ability to correct the eccentric wall thickness of the pierced shell. With repaired the worn pass, the unevenness of the transverse wall thickness of the rolled tube increases using the negative mandrel compensation rolling compared with the increase of mandrel diameter. The average transverse wall thickness of the rolled tube is closer to the target wall thickness by using three section arc groove, and the transverse wall thickness unevenness decreases from 13.55% of the original groove to 9.94%, and the transverse wall thickness accuracy is obviously improved.     

无缝钢管回退式芯棒二辊连轧特性分析

利用有限元软件MSC.Superform对回退式芯棒钢管连轧过程进行数值模拟,探究回退式芯棒二辊连轧钢管的金属变形、力能参数及运动学特点。结果表明:与全浮动芯棒相比,回退式芯棒轧制时金属横向流动较小,降低了孔型开口处金属过充倾向;钢管平均壁厚偏薄,促进了钢管减壁,但可能会造成壁厚收缩;轧制力有一定的降低。与限动式芯棒相比,芯棒轴向力较大,钢管易发生抱棒。     

不同变形量对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢力学性能的影响

研究了不同变形量对不同氮含量的OCr21Ni6Mn9N不锈钢力学性能的影响。结果表明,不同氮含量的0Cr21Ni6MngN不锈钢都具有很强的加工硬化特性,冷变形使强度和硬度得到大幅度提高,但塑性会有所降低。氮的质量分数为0．20％～0．48％的0Cr21Ni6MngN不锈钢,控制变形量在20％以下,屈服强度可达到745MPa以上,同时保持伸长率在25％以上。分析表明,不同变形后钢的屈服强度与产生同等变形量的真应力具有很好的对应关系,且两者随变形量的变化规律基本相同。该钢的加工硬化行为明显分为两种情况,应变水平低于约20％时,强度提高幅度很大,而应变水平高于约20％后,强度提高幅度相对较小了,其原因是变形机制不同。     

薄壁无缝钢管顶管过程拉凹缺陷研究

摘要：为了解决CPE顶管机组轧制薄壁无缝管实际生产中出现的管壁拉凹问题，基于某钢管公司114mm CPE顶管机组的装备和工艺条件，借助于有限元分析软件Simufact，对42CrMo4钢管典型规格111mm×435mm顶管过程的辊模力、各机架轧件出口壁厚、应力应变及相对滑动速度进行了分析。结果表明，顶管过程中，减壁量较大的机架之间存在张力作用，机架减壁量越大，轧件在辊缝处壁厚减薄量越大；轧件在辊缝处所受到的轴向应力均为拉应力，在靠近轧件头部一段距离内轧件所受到的轴向拉应力较大，发生壁厚拉凹的倾向性增大。机架过大的减壁量和减壁率引起的轧件沿孔型宽度方向的严重不均匀变形、机架间大的张力及芯棒与轧件间过大的速度差引起的芯棒拽入力是顶管过程管壁拉凹缺陷产生的主要原因。     

无缝钢管冷轧机芯棒断裂,窜动监测原理与实现

本文介绍利用磁检测方法监测无缝钢管冷轧朵芯棒断裂和轴向窜动的基本原理，并给出了实现这种原理的实例。所介绍的芯棒监可以对无缝钢管冷轧机锥形芯棒的断裂和轴向窜动进行连结监视，由于它采用了非晶态合金制成的芯棒位移位感器，因而具有很高的灵敏度和反应速度。