基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究

针对大型外凹槽型环件成形上的困难,根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法,设计出合理的锻坯尺寸及形状,进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型,对大型异形环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计算结果表明,采用计算机模拟环件的成形过程,可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化,建立起一种大型外凹槽截面环件稳定轧制模型。     

TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

开轧温度对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit软件建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了开轧温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着驱动辊转速的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,温度分布越来越不均匀;同时轧制力、轧制力矩逐渐减小。     

不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。     

芯辊直径对AZ31镁合金热轧环件的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了芯辊直径对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制性能的影响。结果表明,随着芯辊直径的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力和径向轧制力矩逐渐增大,轴向轧制力矩逐渐减小。     

环件轧制过程三维动态数值模拟

由于环件轧制受到静力学、运动学和动力学因素的影响,使得控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。本文基于通用动力显式有限元软Ansys/LS dyna建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,对某矩形截面环件进行了虚拟轧制,结果显示了环件扩展和缺陷生成的动态过程以及应力、应变和位移云图。仿真结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要的意义。     

双列圆锥滚子轴承内圈闭式轧制成形机理研究

由于双列圆锥滚子轴承内圈截面的复杂性导致环件在轧制成形过程中难以控制,经常出现轧制缺陷。针对圆锥滚子轴承内圈复杂截面这一特点,运用Deform-3D模拟软件建立了内圈环件轧制三维有限元模型,对环件初轧、主轧以及精整成形进行了分析,揭示了内圈在轧制成形过程中的应力应变变化规律,为生产中产品缺陷的分析以及毛坯结构设计提供理论依据。     

摩擦系数对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了摩擦系数对成形环件的应变和温度的不均匀分布以及轧制力能参数的影响。结果表明:随着摩擦系数的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,而温度分布、轧制力、轧制力矩变化不明显。     

矩形截面铝合金环件轧制成形方法

在试验和生产实践基础上,提出了一种采用空气锤自由锻制坯、轻向轧环机轧制成形矩形截面铝合金环件的新方法,通过设计轧制用毛坯、轧制孔型、轧制工艺参数,成功实现了矩形截面铝合金环件轧制成形和批量生产。     

整体双锥形环件闭式径向辗轧毛坯尺寸的设计方法

毛坯尺寸是整体双锥形环件闭式径向辗轧的重要几何参数,它直接影响着整个成形过程和最终环件质量。为有效提升毛坯尺寸设计的效率和精度,利用体积不变原理给出了毛坯尺寸的计算公式,结合稳定成形条件确定了辗轧比的合理取值范围,提出了一种基于辗轧比的整体双锥形环件闭式径向辗轧毛坯尺寸设计新方法,并设计开发了一套异形环件径向辗轧毛坯设计软件。针对同一尺寸的整体双锥形环件产品,该方法能够设计出一系列不同尺寸的双锥形截面毛坯,从而为深入研究整体双锥形环件闭式径向辗轧的不均匀塑性变形机理和形性一体化协同调控提供了重要基础。     

轧辊温度对AZ31镁合金热轧环件的影响

环件轧制是一种先进的近终成形技术,具有异步轧制、平辊轧制、多道次连续轧制、局部连续变形的特点。基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了轧辊温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着轧辊温度的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力、轧制力矩变化不明显。     

毛坯截面形状对L形截面异形环件轧制成形的影响

利用有限元软件对L型截面异形环件轧制工艺进行了研究,模拟了矩形、外斜度、内斜度三种不同形状的轧制毛坯轧制后,孔型填充和缺陷产生,结果表明:1)矩形截面轧制毛坯进行环轧后,孔型不能完全充满,且出现了一定程度的鱼尾和毛刺;2)内斜度轧制毛坯进行环轧后,孔型不能充满,且环件内圆处原有斜度不能完全消除,并出现了严重的毛刺;3)外斜度环件进行环轧后,孔型能够完全充满,且鱼尾和毛刺等缺陷较为轻微。工艺试制结果表明,该方案能够生产出合格的锻件。     

异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

摩擦对异形环件热轧变形影响的有限元探讨

基于Simufact建立了大型异形截面环件辗扩成形过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了驱动辊、锥辊、芯辊摩擦系数对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律,结果表明,驱动辊摩擦系数与锥辊摩擦系数的增加均有利于外径的增加,而芯辊摩擦系数的增加则有利于内径的增加;驱动辊摩擦系数的增加会同时增加环件的径向与轴向轧制力;驱动辊摩擦系数的增加可以使环件内外表面等效应变更均匀,使变形更均匀,可以在一定程度上使塑性区更容易穿透环件壁厚。     

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。     

外台阶环闭式径向轧制轴向体积流动控制策略

外台阶环件截面变化程度大,实际轧制极易出现直径过大而截面形状充填不足的现象。基于典型的外台阶环件分析了该类环件的毛坯设计原则,提出了一种新的差速进给方式,即对环件大径段和小径段采用不同的进给速度,以确保材料在轧制中沿轴线方向无流动,确保外台阶环的良好成形。利用Abaqus软件模拟了传统进给下矩形截面环坯、两种台阶截面环坯和差速进给下台阶截面环坯的材料流动情况。结果表明,毛坯设计方法和新的差速进给方法是合理的。轧制后外台阶环件的截面形状和直径尺寸达到了要求。     

大直径风塔法兰异型环锻件双件合轧工艺模拟与试验

针对大型风塔法兰异型截面环锻件轧制时出现不平稳,外表面径向拉缩等缺陷,提出了双件合轧的轧制工艺。在有限元模拟的基础上,确定了最佳的辗扩预成形毛坯形状,并得到生产验证。结果表明:双件合轧工艺比单件轧制工艺的过程更平稳,充型更完整,且节约近10%的原料,同时提高了生产效率。     

基于锻坯的大型内台阶环件双件轧制

利用Gleeble-3500D热模拟实验机对Q345E钢进行单道次热压缩实验,建立起环件用钢的流变应力模型,在有限元模拟软件SIMUFACT中建立起大型锻坯内台阶环件双件轧制三维数值仿真模型,对大型内台阶环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,并对其可靠性进行了实验验证,研究了环件热轧过程中环件不同部位的等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。结果表明:轧制过程中环件的应变分布规律为,驱动辊、芯辊与环件台阶高度的应变、环件的棱角区的应变要明显大于环件其他部位的应变,且越靠近这些部位的应变越大,反映出整个环件轧制过程中变形区由成形辊与环件接触面部位和棱角处向环件内部逐渐扩展;环件的高温区域越来越来窄,且向环件内部集中,环件内部的温度要远远高于驱动辊和芯辊与环件接触部位的温度;轧制力与轧制力矩的变化规律为先增大后保持在一定范围内波动,最后逐渐下降。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面轧型中轧制异形截面环件进行了模拟，结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面环件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺计具有一定参考价值。