大型环件热辗扩成形宽展的工艺因素效应研究

如何有效地的预测和控制宽展,是大型环件热辗扩领域迫切需要解决的重要课题。本文采用热力耦合三维有限元法,从变形区当量形状参数角度出发,研究工艺因素对大型环件热辗扩成形中宽展的影响规律和机制。结果表明:不同工艺因素下宽展的变化是变形区当量形状参数变化的综合作用结果;减小相对压下量或者驱动辊转速,增大芯辊进给速度或环件初始温度均有利于环件端面质量的提高,也使得轴向宽展减小。     

环件热辗扩成形有限元建模仿真研究进展

环件热辗扩成形问题是多场、多因素耦合作用下集三维连续渐变、非稳态及非对称等特点于一体的高度非线性问题,采用有限元建模仿真方法研究与发展该技术对实现无缝环形构件的高质量、低成本及短周期制造具有重要意义.分别从宏观和微观尺度评述环件热辗扩成形有限元建模仿真的国内外研究现状、存在的问题与发展趋势,进而指明其发展方向如下:大型、复杂环件径、轴双向热辗扩成形全过程自适应建模的仿真方法与关键技术;环件热辗扩成形过程宏观与微观有限元建模仿真无缝集成技术;适用于以环件热辗扩为代表的连续局部塑性成形过程的材料本构模型和组织演变模型以及相应稳健而高效的有限元算法、本构积分算法与组织演变仿真方法;考虑模具的变形、传热及主要失效形式的环件热辗扩成形过程建模仿真技术.     

钛合金大环热辗扩过程轧辊运动的数值仿真研究(英文)

由于钛合金对应变速率十分敏感,因此轧辊运动对钛合金大环热辗扩成形过程有重要作用。提出了相对速率vr的概念来表征轧辊运动参数的综合作用,涉及的运动参数包括驱动辊旋转速率n1和芯辊进给速率v,并且基于稳定成形条件采用解析方法确定了vr的合理取值范围。其次,运用动力显式有限元程序ABAQUS/Explicit 建立了可靠的钛合金大环热辗扩成形过程的热力耦合三维有限元模型。最后,采用有限云模拟方法,探究了vr对该成形过程的影响效应及其机制。结果表明;尽管通过减小n1来增大vr与通过增大v来增大vr 均使每转进给量△ hi 增大,但它们对成形过程的影响效应并非完全一致,比如对非均匀应变分布的影响;较大的vr有助于提高成形环件的端面质量和应变与温度分布的均匀性,但对成形力有不利影响。     

T形截面环件冷辗扩中的应力应变演变特征研究

基于T形截面环件冷辗扩的数值模拟研究,揭示了该工艺中环件的应力应变的演变特征。外环面附近以及与芯辊接触的内环面附近压应力作用较强,而填充部分前端和环件心部拉应力作用较强;随着加工过程的推进,拉应力作用逐渐减弱。在周向上应变分布几乎相同,环件轴向对称面附近的金属产生压缩类变形,而其余金属产生拉伸类变形。环件心部和型槽入口处附近最有可能产生裂纹等缺陷。通过多道次加工或者适当增加每转进给量可降低产生裂纹。     

大型钛环热辗扩成形轧辊尺寸效应及优化

在大型钛环热辗扩成形过程中,驱动辊半径R1与芯辊半径R2的比值R1/R2对变形区几何形状有重要影响,而后者对于获得高质量环件起着决定性的作用.本实验首先对变形区几何形状进行了解析描述,定量确定了其与R1/R2之间的关系;其次,基于动力显式FE程序ABAQUS/Explicit,建立了可靠的大型钛环热辗扩成形过程的热力耦合3D-FE模型;最后,采甩FE模拟方法,从变形区几何形状角度研究了该成形过程中R1/R2对环件成形质量的影响及机制.研究结果表明,存在R1/R2的一个优化取值范围.R1/R2在此范围内取值,能够获得端面质量良好、应变和温度分布较均匀的大型钛环.     

内法兰环件辗扩成形尺寸控制方法

尺寸控制是辗扩工艺应用于生产实际所必须解决的一个关键问题。对内法兰环件辗扩过程中的尺寸变化规律进行了研究,指出了现有辗扩设备中尺寸控制方法的不完善之处,建立了内法兰环件精辗位置在线预测的计算公式,给出了径向辗扩成形工件尺寸的控制方法。     

环件冷辗扩中残余应力的有限元研究

环件冷辗扩中的残余应力对零件的精度会产生很大的影响.应用商业软件ABAQUS/Explicit,以深沟球轴承外套罔6308冷辗扩为例,建立起沟球截面环件冷辗扩的有限元计算模型.将在ABAQUS/Explicit中计算完毕的结果导人到ABAQUS/Standard中,编写了残余应力的求解程序.通过对比环件冷辗扩中6个不同阶段的残余应力计算结果,发现深沟球截面环件的残余应力随着变形量的增加而增大,整圆阶段有利于残余应力的下降,环件内部残余应力分布是不均匀的,而且数值在110～200MPa之间.     

环件辗扩过程仿真中的自适应单元重划分

在环件辗扩过程动力显式有限元分析中发现,大变形造成单元的畸变。研究了单元自适应重划分算法。在分析工件单元变形的度量基础上,提出了基于空间域离散误差的单元重划分触发准则。基于传统的栅格法思想,针对环件辗扩的特殊性建立了标准栅格,通过边界拟合和节点平滑完成了重划单元的生成。通过平滑物理量、新单元节点在旧单元中包含测试以及新旧单元间物理量的映射完成了物理量的继承和传递。最后,通过算例验证了单元自适应重划分算法的有效性。     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

不锈钢环件自由锻－辗扩工艺的生产实践

通过对不锈钢锻造特点的分析、设备选择及工艺参数的计算，对其环件进行自由锻－辗扩工艺生产实践，收到了较好的效果。     

大应变热轧过程中AZ31镁合金显微组织及织构的演变(英文)

在823 K下对工业用AZ31镁合金板材进行约70%压下量的单道次轧制实验。结果表明,细小的再结晶晶粒不仅分布在轧制板材的剪切带中,同时还存在于板材的表面。剪切带中再结晶晶粒尺寸在0.4~1μm之间。晶粒的显著细化主要来源于流变应力集中过程中所产生的动态再结晶。板材中部的织构为基面织构,织构强度在轧制变形前后未发生明显改变;然而,经过轧制后板材表面织构转变成双峰织构,基面沿板材横向发生倾转。双峰织构的相对强度为26.6,明显高于板材中部织构强度。变形应变的分配差异是板材内部不均匀再结晶及织构差异的主要原因。     

FEM analysis for hot rolling process of AM60 alloy

The rolling of AM60 sheets for 50%reduction was analyzed with DEFORM to investigate the hot deformation process. The simulated results show that the sheet velocities at the entrance(21 mm/s) and at the exit(37 mm/s) are less and larger than roll velocity,respectively.From the entrance to the neutral point,the velocity at the sheet surface is greater than that at the middle point of sheet in thickness,while that from the neutral point to the exit shows the opposite pattern.The effective strain of the shee...     

钛合金焊接过程应力应变特点分析

采用有限元分析和试验测试相结合的方法对钛合金薄板钨极氩弧焊的焊接应力应变进行分析.结果表明,在焊接不均匀加热和冷却的综合过程中,熔池金属是在周边已经产生了压缩塑性应变的框架内熔化,并在已经发生了压缩塑性应变的近缝区框架内冷却.焊缝冷却过程中,在力学熔化区间,有拉伸塑性应变的卸载过程,但残余状态仍保留了压缩塑性应变.焊缝在冷却、凝固降温过程中,其纵向拉应力的峰值始终低于材料在相应温度下的屈服强度,直至残余状态.     

蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

AZ91镁合金热轧退火过程中的织构演变

将具有随机初始织构的工业 AZ91镁合金在450°C 进行均匀化热处理。经热处理后,合金中出现弱的{0001}-{1010}-{1120}三重纤维织构。经400°C热轧后,合金的变形织构是典型的(0001)基面,其基极沿轧制方向分裂。在450°C 退火36 h后,其残余变形织构中的基极沿基面分布更均匀,没有出现晶粒的异常长大。     

高温合金GH4169多道次可逆热轧的有限元模拟

高温合金变形抗力大,在研究板形问题时必须要考虑轧辊的弹性变形。应用MSC,MARC软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,建立了包括等效弹性轧辊在内的多道次可逆热轧过程的热力耦合有限元模拟模型。应用该模型实现了多道次轧制过程的连续模拟,而中间不需要进行人工干预。对高温合金GH4169的多道次热轧模拟结果表明,这种建模方法获得了较好的计算精度。     

组成相中微观应力和应变对钛合金力学性能的贡献

分析组成相对钛合金力学性能的贡献对组织设计极为重要。通过真实组织有限元模型定量分析了α<sub>p</sub>和β<sub>t</sub>中的应力和应变,并确定了他们对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金强度和韧性的贡献。结果表明,α<sub>p</sub>和β<sub>t</sub>中的应力呈现正态分布。β<sub>t</sub>的峰值应力和应力峰高远大于α<sub>p</sub>。然而,α<sub>p</sub>具有较大的峰值应变,β<sub>t</sub>具有较大的应变峰高。随着α<sub>p</sub>体积分数从49%降低到12%,β<sub>t</sub>对抗拉强度的贡献从59%增加到92%,对失效应变的贡献从36%增加到75%。然而,随着β<sub>t</sub>贡献的增加,合金抗拉强度增加了17%,失效应变降低了21%。研究结果定量揭示了组成相对强度和韧性的贡献,为钛合金组织设计提供了基础。     

AM50镁合金多道次热轧中动态再结晶过程的有限元模拟及实验研究

通过开发用于组织模拟的用户程序,采用有限元软件DEFORM-3D模拟AM50镁合金多道次热轧过程中的组织转变,并通过与实验结果的对比分析证明该用户程序模拟多道次轧制的可行性。结果表明：多道次热轧有助于镁板的晶粒细化及均匀再结晶组织的获得,精轧前的板坯温度对终轧后的晶粒尺寸影响很大,但对晶粒尺寸的分布情况影响不明显。开发的用户程序亦可应用于其他类型多道次热变形过程的模拟研究。     

轧辊参数对铝合金薄板冷轧过程应力应变的影响

铝合金薄板轧制过程中,研究轧辊参数对板材应力应变分布和影响对于确定轧辊参数合理范围、实现冷轧精确成形及预测具有重要意义.本文基于ABAQUS建立了铝合金3A21O薄板带材(30 mm×2 mm,宽度×厚度)冷轧成形三维非线性有限元模型,分析了轧辊直径、轧辊转速对板材应力应变分布的影响.结果发现:(1)压下量为50％时,不同轧辊参数下板材应力分布变化较小,应变分布变化较大,等效塑性应变波动范围为1.68～2.83; (2)改变轧辊参数下,伸长应变分布存在三种形式:“凹”字形、梯形和抛物线形;(3)改变轧辊直径后,厚向应变、伸长应变发生较大变化,局部点处应变相差可达17.9％,增大直径和轧辊转速有利于提高厚度均匀性.