提高自由镦粗成形质量的工艺方法与有限元模拟

讨论各种提高镦粗成形质量的工艺方法,分析扭压复合加载成形过程,并比较这些方法的优缺点。扭压复合加载通过把摩擦力转化成促进金属流动的主动力,将提高金属流动性。运用DEFORM 3D软件模拟了Al2017在室温下的扭压复合加载变形过程,其结果证明此方法有利于减小镦粗鼓形和变形力,提高变形均匀性。     

扭—压复合加载变形基础的研究

扭－压复合加载成形工艺是一种有效地利用工件与工具间摩擦的有害作用，达到减小变形力，改善工作组织性能的新方法。本文介绍了实现扭－压变形的实验装置，并对工艺因素对扭－压复合加载变形的影响作了阐述。     

涡旋盘挤压成形过程的数值模拟分析及正交试验

利用Deform有限元分析软件模拟了涡旋盘在无背压和背压条件下的变形特点,并应用正交试验法分析了涡旋盘背压成形过程中背压力、坯料始端温度、摩擦系数和挤压速度等工艺参数对成形过程中最大载荷及涡旋盘涡旋部分平整度的影响,以优化工艺参数,模拟出最优的成形工件,为实际生产提供有效参考。     

铝粉烧结锥形件压扭成形模拟及实验研究

以铝粉烧结锥形件为研究对象，应用DEFORM软件对其压扭成形过程进行了三维有限元模拟，获得了成形过程中相对密度、等效应变、速度场的分布规律，并在模拟的基础上进行了相关实验研究。结果表明压扭工艺可以成形出近乎致密的铝粉锥形件。     

扭压变形的准三维刚塑性有限元分析

本文探讨应用刚塑性有限元模拟扭压变形（变形中沿坯料高度方向施加压力，同时沿横截面方向施加扭矩）时所遇到的具体处理技术，提出一系列算法，开发了镦粗、扭压变形通用的有限元模拟软件，并用该软件将扭压变形时金属的流动规律同一般镦粗时的情况进行了分析、比较。     

附加扭矩优化圆柱体镦粗成形的有限元模拟

镦粗时在模具上增加扭矩能将接触摩擦从被动的阻力变成促进金属流动的动力,这样会降低成形载荷,且使变形均匀。本文利用有限元模拟软件DEFORM-3D,模拟材料A12017的圆柱体在室温下的扭压复合加载成形。分析证明,附加扭矩将优化传统镦粗变形。     

坯料形状对多阶梯变壁厚铝合金端盖背压挤压成形质量影响

针对新能源汽车涡旋式空调压缩机用多阶梯变壁厚铝合金端盖挤压成形易出现折叠和开裂等成形缺陷的问题,进行了该件背压挤压成形有限元数值模拟,研究了不同形状坯料背压挤压成形过程中的金属流动情况及变形均匀性与缺陷形成的相互关系.结果 表明,饼形坯料成形过程中不变形区造成金属不均匀流动,成形后金属变形均匀系数最大,即变形最不均匀,...     

基于灰色系统理论的20CrMnTi晶粒扭压变形均匀化的研究

在温度、高径比、扭转角速度、挤压速度、摩擦因子为自变量的条件下,以正交实验为设计方案,模拟20CrMnTi扭压成形,获得成形工艺参数与等效应力、等效应变、等效应变速率等质量目标函数的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转化为单目标优化问题。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,用优化的工艺参数进行有限元模拟验证,并经过物理实验,结果表明优化后20CrMnTi晶粒变形均匀程度明显提高。     

利用局部摩擦优化锻压成形的材料流动

在锻压成形过程中，摩擦不仅大大提高了模具载荷、变形温度，而且影响了变形过程中的应变分布及材料流动。本文采用塑性成形有限元分析锻压成形过程，提出改变模具局部摩擦的方法以优化工件材料流动和流动速度，避免锻压件的成形缺陷和确保模具中金属充满。将此方法应用于ABS汽车轮毂和曲轴成形过程，验证它的有效性。     

LC4铝合金呆扳手成形热力学参数的确定

通过试验研究了LC4铝合金呆扳手成形的温度、变形程度、变形速度、加热方式和加热速度等成形热力学参数与成形质量之间的关系。解决了试验过程中出现的一些问题，确定了最佳成形工艺参数为：始锻温度400～450℃、终锻温度350℃左右，第1阶段的变形量为30％～50％，第2阶段的变形量为75％。     

COUPLED THERMO-MECHANICAL FEM ANALYSIS OF TWIST COMPRESSION DEFORMATION PROCESS

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金属体积成形过程中温度场的分析

以耦合的方式来处理体积成形过程中塑性变形和温度场之间的相互影响和相互作用 ,开发了一套能进行热力耦合分析的刚塑性 /刚粘塑性有限元模拟软件HFORGE2D ,并利用该软件对镦粗过程和模锻过程进行了数值模拟 ,揭示了成形过程中塑性变形和温度场之间的内在联系     

Numerical simulation and experimental verification of microstructure evolution in a three-dimensional hot upsetting process

The hot compression tests of 42CrMo steel were performed in the temperature range of 850–1150 °C at strain rates of 0.01–10 s^?1 and deformation degrees of 10–60% on Gleeble-1500 thermo-simulation machine. The optical microstructures in the center region of the section plane were examined. Based on the results from thermo-simulation experiments and metallographic analysis, the dynamic recrystallization mathematical models of 42CrMo steel were derived. The effects of processing parameters, including the strain rate and deformation temperature, on the microstructure evolution of 42CrMo steel hot upsetting process were discussed by integrating the thermo-mechanical coupled finite element method with the derived microstructure evolution models. The fraction of dynamic recrystallization and dynamic recrystallization grain sizes during the hot upsetting process of 42CrMo steel were predicted. The results show that the effects of strain rates and deformation temperatures on the microstructure evolution of 42CrMo steel hot upsetting process are significant, and a good agreement between the predicted and experimental results was obtained, which confirmed that the derived dynamic recrystallization mathematical models can be successfully incorporated into the finite element model to predict the microstructure evolution of hot upsetting process for 42CrMo steel.     

电镦成形过程电热力耦合有限元模拟若干关键技术的处理

电镦成形过程中坯料局部连续地被直接通电加热后变形 ,且变形量非常大。在运用有限元法对成形过程进行电热力耦合数值模拟分析时 ,如何处理电阻热、变形体积的连续增加以及大变形造成网格的畸变等问题 ,是能否获得正确分析结果的关键。作者通过分析坯料变形区域电场的分布 ,采用复合变体积和动态网格划分等方法 ,成功地解决了这些关键技术 ,并将其运用于有限元程序设计中 ,从而获得了满意的分析结果。     

On conversion of plastic work to heat during plastic deformation of tin-lead alloy and mild steel

The temperature rise caused by plastic deformation during the quick upsetting of tin-lead alloy and mild steel was investigated via experiments and numerical simulations aiming at a better understanding of the heat generation mechanism in friction welding. The results show that the compression amount and deformation temperature influence significantly the temperature rise during the upsetting of tin-lend alloy. The temperature rise increases with increasing the compression but decreases with increasing the deformation temperature. The simulation results are in good agreement with the experimental iaspection for Sn63A alloy. The simulation results of mild steel present a similar tendency with tin-lend alloy. Moreover, the temperature rise of mild steel at elevated temperatures is comparable to that of tin-lead alloy at low temperatures.     

钟形罩多工序温热锻造成形与温度场的耦合分析

温热成形中温度显著影响成形过程。本文在考虑热力耦合的基础上 ,采用刚粘塑性有限元法 ,分析了钟形罩多工序温热成形的多物理场和变形规律。其结果表明 ,多工序温热成形有限元模拟对成形温度的选择有着指导和参考作用     

粉末烧结体镦粗成形过程热力耦合有限元分析

依据成形中热与力的相互影响,建立了用于模拟粉末烧结材料锻造过程的可压缩刚粘塑性热力耦合有限元列式。对材料为AL6061的粉末烧结体坯料在不同条件下镦粗成形过程进行热力耦合模拟,得到成形过程中的变形、温度以及相对密度的分布状况。热力耦合技术的运用,可以更加精确地描述粉末锻造成形过程,这对确定工艺参数及提高产品质量有重要意义。     

基于晶体缺陷机理的6061铝合金镦粗成形工艺分析

基于晶体缺陷机理,并利用计算机有限元仿真软件进行6061铝合金冷、热镦粗成形模拟对比试验。在工具运动速度及材料平均变形速度均保持不变的条件下,将6061铝合金分别置于室温20℃与加热温度350℃状态下进行自由镦粗成形,热变形时锻件高径尺寸满足要求而冷变形时尺寸达不到规格。试验结果分析表明了晶体缺陷机理对铝合金塑性变形的多方面影响,并肯定了热镦粗工艺比冷镦粗工艺更适用于铝合金模锻前制坯的方法,因为热成形有利于减少金属内部的晶体缺陷运动阻碍。     

控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的镦粗成形工艺研究

镦粗变形是大型饼类锻件的主要成形方式,夹杂性缺陷是其主要质量问题。镦粗变形使锻件心部的塑性夹杂有可能成为片状,这种片状夹杂在一定的力学条件下会产生微观乃至宏观裂纹。因此控制夹杂物的变形并防止产生夹杂裂纹是饼类锻件锻造工艺所要研究的主要内容。为此,本文分别研究了旋转进砧法、梅花布砧法、排砧法和圆弧砧法等四种镦粗工艺条件下,大型饼类锻件心部夹杂物的变形、金属变形及损伤因子的分布情况。分析结果认为旋转进砧法可以有效控制锻件内部的夹杂物形貌。     

高速列车用A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形参数优化

为提高六角头螺栓头部热镦成形工序的合格率,选取影响成形质量较大的加热温度、热镦速度、摩擦系数3个因素设计了正交试验,并利用有限元分析软件Deform-3D建立了热镦过程的热力耦合数值模型,用数值模拟的方法对热镦后坯料的等效应力、等效应变、损伤值和成形载荷这4个目标参数进行多目标优化分析,优化设计了A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形的工艺参数。数值模拟结果表明:与厂家原有方案相比,当工艺参数优化为加热温度为1050℃、热镦速度为60 mm·s-1、摩擦系数为0.3时,各目标参数均有所改善,可大大提高工件的合格率及生产效率。采用经优化的热镦工艺参数组合进行生产试验,结果显示:螺栓头部成形效果好,满足该工序质量要求。本研究为实际生产提供了理论依据。