非稳定热塑性成型模拟中的时间差分耦合法

提出了时间差分耦合求解非稳定热塑性成型问题的方法——通过温度场和力能场的交替遗传计算来模拟变形与传热之间的互相影响，同时采用空间离散方法对毛坯性能不均匀现象进行描述。以圆柱坯热镦粗和方条料热拔长问题为例，论述了该方法在刚塑性变形分析中的应用。     

高速数控车床刀具热变形的计算分析

以高速数控车床刀具为研究对象,结合具体工作条件,对刀具进行切削过程热变形分析。首先进行刀具温度场理论分析,建立刀具温度场的传热模型,对刀具传热过程进行分析。进而采用ANSYS对刀具进行切削过程温度场仿真,并进行热结构耦合获取刀具热变形量。研究结果表明:文中在一定程度上实现了对刀具热变形的定量计算分析和研究,为进一步研究刀具热变形对加工精度的影响,以及采用何种误差补偿方法提高加工精度等奠定了良好的研究基础。     

大型锻件锻造拔长新工艺

在分析现有镦粗、拔长变形工序中难变形区对大型锻件锻造过程变形分布和应力状态影响的基础上,提出一种新的拔长工艺——凹面砧拔长。借助数值模拟方法和物理模拟方法比较了普通平砧与凹面平砧、普通V砧与凹面V砧拔长过程中大型锻件内部的等效应变、静水应力和空洞缺陷的闭合情况。结果表明,对应力状态而言,在变形量相同的情况下,对于凹面平砧锻造(CFAF)工艺,静水应力提高近30%,对于凹面V砧锻造（CVAF）工艺,静水应力提高近50%。对变形而言,静水应力相同情况下,CFAF工艺减少压下量33.5%;CVAF减少压下量26.5%。对空洞缺陷而言,凹面砧拔长空洞变形后的椭圆度较普通拔长小10%以上。与其他特殊拔长方法比较,凹面砧拔长有操作方便,附具简单的优点。     

关于轴类锻件拔长过程中组织均匀性控制的研究

汽轮机低压转子的终锻成型通常使用上平下V砧进行拔长,锻件变形很不均匀且晶粒分布均匀性较差,为后续热处理增加了难度。通过拔长缩比试验结合DEFORM-3D数值模拟,以30Cr2Ni4MoV低压转子钢为研究对象,将控制轴类锻件组织不均匀性作为目标,对不同拔长工艺进行对比,探究变形量和变形温度对锻件微观组织均匀性的影响。数值模拟与物理模拟结果表明,变形量和温度对锻件内部晶粒度影响较大,通过增加变形量,提高锻造温度,能够较为有效地控制锻件组织均匀性;当锻造温度为1 250℃,锻比为1.2~1.3时,锻件组织均匀性最佳。研究结果可为汽轮机转子终锻成形工艺的制定提供参考。     

无油涡旋压缩机涡旋齿温度场的数值计算

无油涡旋压缩机涡旋齿的温度场分布对涡旋齿的受力变形和工作腔内气体的增压过程影响极大,为了研究无油涡旋压缩机涡旋齿温度分布,对已开发的无油涡旋压缩机进行传热分析,采用控制体积法的离散形式以及无网格法分别构建涡旋齿的数值传热模型,利用MATLAB求解温度场,以任意位置处涡旋齿壁面的等效温度作为热边界条件,得到涡旋齿温度分布规律。这2种计算方法收敛快且无网格法收敛更快,无网格法首次运用到计算涡旋齿的温度场,又利用无网格法构造涡旋齿壁面二维稳态温度场,为实验提供了理论基础。分析结果表明:旋齿从中心向外缘其温度逐渐减小且在涡旋齿后段减小趋于平缓。这2种传热模型对无油涡旋压缩机的涡旋盘温度场分析具有一定的指导和借鉴作用,并对涡旋型线的设计有一定指导意义。     

行星齿轮传动装置内齿轮轮齿热有限元分析

以两个2K－H传动组合的NGWN型行星传动装置为研究为象，提出了求解内齿轮＋轮齿热态特性的计算分析方法，文中分析了内齿轮轮齿传热有限元模型的边界条件，运用三维有限元计算方法，求得内齿的本体温度场、热应力、热变形，得出了有实际意义的结论。     

翼面热静气动弹性的流固热交错迭代耦合分析

提出了一种针对高超声速翼面热静气动弹性的流固热交错迭代数值耦合方法,其充分考虑了气动环境（气动力和气动热）与结构变形之间的耦合、气动热与结构温度场之间的耦合以及温度场对结构刚度的影响。气动环境采用计算流体力学方法求解,结构传热和变形采用有限元法求解,在耦合面采用基于控制面的双向映射插值方法进行壁面热流、壁面温度、气动力以及翼面变形的数据传递,并应用该耦合方法进行了高超声速翼面热静气动弹性分析。结果表明,热环境造成翼面结构刚度降低,导致热环境下翼面变形明显大于常温（300 K）时的分析结果,且马赫数越大,两者之差越大。     

考虑齿轮装置热系统的斜齿轮轮齿热态有限元分析

本文以汽车变速箱为研究对象 ,提出了考虑齿轮装置热系统的全工况下斜齿轮轮齿热态特性的计算分析方法。将齿轮装置热网络分析结果作为斜齿轮轮齿传热有限元模型的边界条件 ,运用三维有限元法计算方法 ,分析了斜齿的本体温度场、热应力、热变形 ,得出了有实际意义的结论。     

利用Zernike多项式分析超薄镜热变形

利用圆域上正交基-Zernike多项式拟合镜面温度场,将温度场转化为较有意义的模式,采用有限元方法进行了热变形的计算,其中针对空间大口径超薄镜面建立镜面模型,且暂不考虑重力,另外因超薄镜厚度很小,也不考虑轴向温度梯度的影响。通过计算利用Zernike多项式得到温度场产生的热变形,得到了不同温度模式产生的不同像差形式:即对于不同的温度场模式—温度整体变化(平移),一端凉且一端热(倾斜),中心与边缘温度不同(离焦热模式),以及像散热模式,彗差热模式,球差热模式导致的热变形分别主要表现为像差离焦,倾斜,离焦,倾斜,倾斜,球差。不同热模式在相同温差下产生的变形有数量级的差别,能够产生较大变形量的温度模式有离焦,彗差和球差,这意味着超薄镜对这些温度场比较敏感。计算和总结表明,利用Zernike多项式分解温度场,可以对热变形规律进行有效的分析,解决了镜面温度分布随时间变化使得热分析较为不准确的困难。     

数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统的温度场分析与仿真

以某种数控螺旋锥齿轮磨齿机为研究对象,分析其主轴系统的主要热源、传热途径及边界条件,在此基础上建立主轴系统热特性分析的有限元模型.用有限元法计算三维瞬态温度场分布,得到主轴系统达到热平衡的时间约为3h,最高温度发生在前端轴承处,最高温升为28.275℃,为以后计算主轴的热变形及优化设计散热结构奠定了基础.     

[绿色制造工艺和系统]高端金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法及其能耗分析

基于绿色设计体系结构分析了绿色设计制造理念在增材制造技术中的体现,针对高端金属零件传统制造工艺流程长与能耗高这两个瓶颈问题,提出一种金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法,并以一航空起落架外筒零件的制造过程为例,通过理论计算比较了新方法与传统方法的能源和材料消耗。研究结果表明：制造该外筒零件,传统制造方法与微铸锻铣复合制造方法相比,前者的能耗是后者的33.3倍,前者的材料消耗为后者的6.7倍,后者的生产周期由数月缩短为数天。该方法的提出,为我国大型复杂锻件的生产提供了一种超短流程、节能省材的绿色制造新模式。     

A Study of the Optimum Reheating Process for A356 Alloy in Semi-Solid Forging

Semi-solid forging (SSF) is compared with conventional casting such as gravity die-casting and squeeze casting. A product without inner defects can be obtained from semi-solid forming with a globular microstructure. Generally speaking, SSF is composed of reheating, forging and ejecting processes. In the reheating process, the materials are heated up to the temperature between the solidus and liquidus line at which the materials exists in the form of liquid–solid mixture. The process variables such as reheating time, reheating temperature, reheating holding time, and induction heating power have much effect on the quality of the reheated billets. It is difficult to consider all the variables at the same time to predict the quality. In this paper, Taguchi method, regression analysis, and neural network were applied to analyse the relationship between processing conditions and solid fractions. A356 alloy was used, and the learning data were extracted by the reheating experiments. The results of a neural network were in good agreement with experimental results. Polynominal regression analysis was formulated by using the test data from the neural network. An optimum processing condition was derived to minimise the grain size, solid fraction standard deviation, and to maximise the average specimen temperature. Consideration is given to the reheating process of the raw material and results are presented of appropriate process variables for correct solid fraction, specimen temperature, and grain size.     

核电反应堆主管道接管芯轴拔长的模拟研究

大型空心锻件的锻造过程主要分为镦拔、冲孔和芯轴拔长三个工序,其中芯轴拔长为主要的成形工序。以DEFORM-3D为分析软件建立芯轴拔长的数值模型,对空心锻件的芯轴拔长过程进行数值模拟分析,并分别从金属塑性变形的流动规律、内孔畸变率以及锻件内部的应力场、应变场等方面研究不同锻造工艺参数对内在影响规律。获得合理工艺参数组合,以指导实际的生产过程。     

Caracterisation du frottement outil–pièce en mise en forme à l'ambiante des aciers

Characterization of friction at the tool–billet interface in the cold forging of steel. A great number of steel billets used in the mechanical industry come from forging operations. That is to say that between the casting of the steel from the blast furnace to the ready to use billet, forging sequences such as drawing, backward and forward extrusions, stamping, etc., were involved, if necessary completed by cutting operations. The forging sequences, that can be carried out at or above room temperature, condition the integrity of the material. They are the source of residual stresses caused by plastic strains, that are usually needed to guarantee the good mechanical properties of the billets. On the other hand, they also imply severe conditions of contact which may lead to defects in the surface of the billets, such as scratches or cracks, or in core (tearing of sheets in stamping, etc.). The mastering of the conditions of contact is required in any optimization process of a fabrication line.     

Optimization of squeeze casting process parameters using Taguchi analysis

Squeeze casting is a hybrid metal forming process combining features of both casting and forging in one operation. This paper reports a research in which an attempt was made to prepare solid cylindrical components of LM24 aluminum alloy through squeeze casting. The primary objective was to investigate the effect of process parameters on the mechanical properties exhibited by the castings produced though squeeze casting process. A set of trials were conducted based on parameters settings suggested in Taguchi’s offline quality control concept. The experimental results indicate that the squeeze pressure and the die-preheating temperature were the parameters making significant contribution toward improvement in mechanical properties of squeeze cast LM24 aluminum alloy.     

一种钢包回转台称重装置的设计

分析回转台连铸工艺的环境条件与所需称重装置的设计要求,设计一种用于回转台连铸工艺过程的称重装置.回转台称重装置采用高性能锻件梁体设计,提高结构性能和秤体使用寿命;采用水平限位与垂直限位保护传感器和保证称重装置的称量精度;设计全封闭防辐射结构和压缩空气风冷系统,保证传感器在高温及热辐射条件下长时间正常工作.回转台称重装置...     

直冷连铸工艺参数对超轻LA141合金板坯温度场的影响

直冷连铸工艺中各铸造参数的互相匹配至关重要,通过有限差分方法,用Visual C++6.0建立了超轻LA141合金扁坯连铸过程中三维温度场的数学模型,讨论了各种工艺参数,如拉坯速度、冷却水流量、浇注温度等对凝固过程中板坯温度场的影响,在此基础上优化了超轻合金LA141合金扁坯直冷连铸工艺参数。结果表明:冷却水流量对液穴深度的影响较小,提高浇注温度和拉坯速度使液穴变深,出结晶器时凝固壳层厚度减小。优化后的工艺参数为浇注温度670~700℃,冷却水流量0.8~1.0 m3.h-1,拉坯速度1.0~1.25 mm.s-1。     

柱形锻件热处理过程中传热模拟分析

以YB-65柱形锻件为研究对象,试验测量其三种不同组织（珠光体、贝氏体、马氏体）的热物性参数,并用JMatPro热力学软件对其进行计算。采用敷偶法研究实际热处理过程中锻件内部温度场的变化,运用商用非线性有限元软件对不同热物性参数条件下锻件不透烧加热、淬火及回火过程中的温度场进行模拟。通过实测和模拟,建立起反映这一热处理过程的传热模型,确定该模型的物性参数、燃气炉加热的表面有效黑度,淬火换热系数等重要参数,模拟结果较好地反应了实际传热过程。     

液态模锻工艺的发展和应用

液态模锻是一种高效经济的成形方法,是一种介于铸造和普通热模锻之间的金属成形工艺.将一定量的液态金属直接浇注于涂有润滑剂的模腔中,然后施加机械静压力,利用金属铸造凝固成形时易流动和锻压技术使已凝固的封闭硬壳进行塑性变形,使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔,以获得无任何铸造缺陷的液态模锻件.主要介绍了液态模锻的特点及研究进展情况,为后续的实验研究提供参考.     

水平连续铸造球墨铸铁塑性变形的研究

本文研究了不同成分的砂型铸造和水平连续铸造球铁棒材的塑性性能。结果得出,对于普通成分的球铁,铸造方式对压缩变形率影响不大,但对合金球铁,连续铸造棒材的高温塑性要优于砂型铸造。连续铸造棒材可以自由锻造成各种形状,可以模锻成球。可利用锻造后的余热进行热处理,经盐浴等温后,可达σ b=1420MPa,δ=8.7%,α K=118J/cm2的优异综合性能。连续铸造棒材的成分偏析小。锻压后,内部的石墨变成条状;铁素体沿石墨分布呈相应条状,并且数量增多。