TC4钛合金环件径轴向轧制数值模拟

基于Deform-3D平台建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,模拟分析了TC4钛合金环件径轴向轧制过程。结果表明:金属流动曲线呈现上下波动变化,外层金属流动速度大于内层金属;等效应变曲线呈阶梯状上升趋势,金属进入径向轧制区后塑性变形程度加强,致使等效应变逐渐上升,而在轴向及其余非轧制区等效应变变化不大,环件外圈等效应变最大,中层最小;内、外层环面金属温度曲线呈周期性波浪式下降趋势,中间层金属温度曲线呈阶梯状上升趋势。     

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。     

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。     

汽车发动机带轮的冷辗扩成形机理

为了实现发动机带轮冷辗扩的精确成形,基于Simufact软件建立了发动机带轮两道次冷辗扩有限元模型,分析了带轮冷辗扩成形过程的等效应力场、等效塑性应变场演变规律,阐明了其变形机理。根据带轮冷辗扩有限元模拟,进行了冷辗扩轧制实验。研究表明：带轮在两道次冷辗扩成形过程中,轧辊与带轮的接触区域为主要变形区,变形最为剧烈,其中带槽处的等效应力值和等效塑性应变值最大;适当地增加带轮第2道次冷辗扩精整阶段的时间,可有效消除环件端面的宽展缺陷;采用两道次冷辗扩工艺成形汽车发动机带轮,冷辗扩过程平稳,获得了端面宽展小、尺寸精度高的环件,验证了有限元模拟的正确性。     

扩孔变形模式对筒形件成形的影响规律北大核心CSCD

采用数值模拟方法分析了筒形件自由锻马杠扩孔成形过程和热辗扩成形过程,对比分析了两种变形模式对筒形件变形规律的影响。研究结果表明:相同壁厚锻比的条件下,局部加载间歇变形模式的马杠扩孔成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向周期性分布,其大小沿径向从内到外逐渐降低;而局部加载连续变形模式的热辗扩成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向均匀分布,其大小在外径处最高,内径处次之,壁厚中心最低。对比发现:两种变形模式中壁厚中心的等效应变值相当,且热辗扩成形的筒形件壁厚中心的等效应变略大。结合热辗扩成形试验结果发现:在相同壁厚锻比的条件下,热辗扩成形工艺可以替代马杠扩孔成形工艺来成形筒形件,在保证环坯充分锻透的前提下,获得变形均匀的筒形件。     

TBM盘形滚刀刀圈轧制成形数值模拟和试验研究

为了分析盘形滚刀在轧制过程中的变形特点,以17英寸TBM盘形滚刀刀圈为研究对象,依据环件轧制工艺理论,对轧制模具主辊、芯辊和锥辊的运动参数进行了设计;基于DEFORM-3D建立了滚刀刀圈轧制成形的有限元分析模型,模拟分析了刀圈在轧制成形过程中温度场、等效应变场、几何形状和轧制力的变化规律;基于设计的工艺参数和模拟结果,开展了刀圈轧制成形试验研究,验证了研究刀圈轧制成形工艺采用数值模拟方法的可靠性。结果表明:刀圈轧制结束时,其整体温度分布由刀圈芯部到外表面梯度递增,最高温度为1200℃,最低温度为1040℃,等效应变最大值为14.4,最小值为0.178。刀圈稳定轧制阶段,径向轧制力在5×10~5N左右波动,轴向轧制力在1.5×10~5N左右波动。     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

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。     

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。     

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。     

钛合金环件径轴向轧制过程温度场模拟与分析

用Deform-3D有限元软件对钛合金环件轧制成形过程进行了模拟,分析了环件成形过程中的温度分布规律.结果表明:高温区在中心,低温区在外表面;由于受轴向轧制力的影响,较高的温度出现在端面.     

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。     

基于铸坯的环件热辗扩过程微观组织演变研究

根据建立的环形铸坯热辗扩成形刚塑性有限元模型和铸态42CrMo钢动态再结晶数学模型,基于DEFORM-3D软件平台,综合考虑了变形、传热和微观组织演变等因素,对辗扩过程中的变形和动态再结晶行为进行宏微观耦合模拟.结果表明:在环形铸坯热辗扩成形过程中,动态再结晶程度较低,等效应变和晶粒尺寸呈现环带状分布,环件的内外层等效...     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。     

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

外壁带凸台环件轧制成形规律

提出了一种外壁带凸台环件的新成形工艺方法，该方法实现了环件的连续成形，既能完成环件的扩径，还能在环件的外壁上成形高质量的凸台。利用ABAQUS有限元模拟软件，建立了外壁带凸台环件轧制成形有限元模型，并分析了轧制成形过程，探究了轧制过程中几何形状、等效应变、凸台高度、轧制力的演变规律，并通过试验验证了成形的可行性。结果表明：成形过程分为扩径阶段与凸台长大阶段，扩径阶段的形变与环件轧制相似，凸台长大阶段的形变与挤压相似；凸台长大阶段所需的轧制力远远大于扩径阶段，并且与进给量相关；凸台截面积对凸台高度的影响较大，而凸台形状对凸台高度几乎没有影响。     

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。     

基于铸坯的42CrMo环件辗扩成形工艺热力耦合分析

以42CrMo钢为研究对象,对铸态坯料的环形零件辗扩成形过程进行了热力耦合分析。通过铸态42CrMo材料的热压缩实验,建立了两段式流变应力模型;对环形铸坯热辗扩成形过程进行了数值模拟,得出了基于铸坯的环件热辗扩成形过程等效应变、温度场及载荷的分布情况与演变规律,分析了辗扩工艺参数对成形过程中应力、应变和温度变化的影响。结合工业性铸坯环件辗扩成形试验,对改善和提高辗扩成形零件的组织和性能提出了建议和措施。所得结果对于完善环形零件铸辗复合成形新工艺具有指导意义。     

大型环件径轴向轧制有限元模拟中导向辊运动控制

利用数学软件MATLAB,对导向辊运动过程中的角速度、水平(X)、竖直(Y)方向的位移进行了计算,将获得的计算数据导入到通用模拟软件ABAQUS中,并利用其对4.6m大直径环件径、轴向轧制成形过程进行成形仿真。结果表明,合理的导向辊运动控制实现了大型环件的径、轴向轧制,模拟结果显示,应力、应变分布及端面鱼尾形状等符合实际。     

成形条件对大型环件径轴向轧制成形影响研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。对大型环件径轴向轧制成形工艺进行了深入研究,通过对比分析不同材料和径轴向进给比条件下的环件变形状态,揭示了成形条件对大型环件径轴向轧制成形的影响规律。研究发现:动态再结晶效应好的铝合金环件材料在径轴向轧制成形时比碳钢环件变形更不均匀,成形过程截面质量更差,为了增加环件径轴向轧制的材料变形均匀性,可以适当地降低环件的成形温度,特别是环件表面的温度;对于厚度和高度尺寸相当的环件产品,在其他成形条件相同时,较大的径轴向压下比可以提高环件的变形均匀性。