楔横轧蜗杆轴毛坯成形技术研究

针对蜗杆轴应用范围广、需求量大,目前加工效率低的难题,提出了楔横轧蜗杆轴轧制方法.介绍了楔横轧蜗杆轴设计思想及成形基本原理,采用有限元模拟蜗杆轴轧制过程并在楔横轧机上对相同工况进行实验验证,得到轧件质量较好,与模拟结果基本相同.研究结果表明,楔横轧轧制蜗杆轴毛坯技术是一种高效、可行的轧制技术,它对于楔横轧技术的研究、推广以及蜗杆轴工业生产自动化发展具有重要的现实意义.     

淮阴特种轧钢厂建成H1000楔横轧专业车间

楔横轧是一种生产轴类零件的新工艺、新技术。它是现代化轧钢技术的新发展,即高效率的轧制技术代替锻造、铸造和切削的方法,生产某些批量大的轴类零件,实现冶金产品的深度加工。淮阴特种轧钢厂H1000楔横轧车间项目,经冶金部科技司批准,由北京科技大学和淮阴冶金公司合作,于1986年5月开始研制,1988年6月建成完工,经一年多的研制与试生产,已生产出各种轴类另件毛坯五万件,1990年4月14日通过冶金和机电工业部的部级鉴定,初步建成华东地区楔横轧轴类专业工厂。     

楔横轧成形25CrMo4厚壁空心轴件的不圆度分析

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高.      

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题.本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚.通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性.      

楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准.本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则.在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律.结果表明:成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10°时,壁厚均匀性反而下降.基于多楔轧制实验,轧制1∶5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性.      

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

楔横轧精整段的应变分析

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,分析了精整段轧件不同横截面中心点径向应变和横向应变的交变规律.选取轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到了此变化规律与轧件心部产生破坏之间的关系,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据.     

楔横轧轧制微观组织演变规律的研究现状与发展

火车车轴、汽车半轴等长轴类零件需求量与日俱增,采用多楔楔横轧精密成形技术生产长轴类零件将是今后其成形的主要趋势。其产品不但应保证基本形状,且要有良好的综合力学性能。因此,研究楔横轧多楔轧制微观组织演变规律,控制产品的最终组织结构,具有重要的理论意义和工程价值。     

轴类零件轧制技术及其在山东省的推广应用

介绍了轴类零件轧制技术的工作原理和主要特点,简述了国内外轴类零件轧制技术发展情况。北京科技大学在山东省推广20余条零件轧制技术生产线,主要有楔横轧凸轮轴和空心零件、斜轧内燃机的摇臂等。     

楔横轧特大型轴类件变形特征研究

通过有限元Ansys/Ls-Dyna分析软件,对特大型轴类件和小轴类件分别进行楔横轧数值模拟,分析特大型轴类件的应力应变规律,并与小轴类件比较,阐明楔横轧特大型轴类件变形特征研究,为合理选择模具工艺参数,实现特大型轴类件楔横轧精确成形提供重要的理论依据.     

楔横轧技术在汽车工业中的推广和应用

楔横轧技术是最近几十年发展起来的一种先进的机械零件的现代精轧技术。它是利用两个装在同向旋转轧辊上的楔形模具，使坯料产生连续局部变形。最终轧制成楔形孔型的各种台阶轴。楔横轧技术与传统的锻造切剂工艺生产某些轴类零件相比。因具有有效地提高材料使用率、减少加工道次、降低生产成本、提高劳动生产率等特点而广泛应用于各种带旋转体类零件的生产。     

楔横轧与轴类加工

随着工业生产发展,需要大量、多种轴类零件,推动人们寻求生产工艺简单、经济、生产效率高的加工方法,楔横轧就是其中之一。它是60年代发展起来的适于生产轴类的无切削或少切削的轧制方法。英国、民主德国、捷克,苏联、日本等国家巳经有了相当多的研究并用于工业生产。我国有关部门对楔横轧有所研究,但在工业生产上还没有得到推广。楔横轧有三种形式轧机:平板式(图1)辊式(图2)和弧辊式(图3)。     

楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.      

芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4 N空心气门壁厚均匀性的影响规律

楔横轧空心轴类件存在壁厚分布不均问题,特别是在小直径大长径比空心件楔横轧成形中更为突出.本文在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了5Cr21Mn9Ni4N耐热钢的热压缩实验,得到了5Cr21Mn9Ni4N的热变形本构方程.通过改变芯棒直径,采用有限元仿真和实验相结合的方法,研究了楔横轧轧制空心气门过程中的壁厚变化规律.研究结果表明,带芯棒轧制时,芯棒直径存在临界值,在该值下进行轧制,空心气门预制坯壁厚均匀性最优;楔横轧空心件时,金属轴向均匀流动是壁厚均匀的必要条件;轧件轴向拉应变减小,径向压应变变大,周向应变在0附近且为拉应变时,壁厚较为均匀.      

楔横轧20CrMnTiH圆钢中心缺陷分析

本文针对楔横轧工艺生产的20CrMnTiH钢细长多阶梯锥形轴零件尾部中心疏松、孔洞缺陷进行了分析,结果表明,成分设计、楔横轧工艺参数以及原料的中心疏松三种因素的耦合作用是造成该工件尾部中心缺陷的原因。在确保原料的冶炼轧制全过程产品质量控制的基础上,采用了优化的产品成分设计及楔横轧复合轧制工艺,取得良好的效果。     

凸轮轴楔横轧精确成形机理

基于凸轮轴楔横轧精确成形原理,针对一种简单典型凸轮轴的楔横轧精确成形,采用DEFORM-3D有限元软件,利用三维刚-塑性有限元法对整个凸轮轴楔横轧轧制过程进行了数值模拟,得到了较为理想的凸轮形状成形结果,系统分析了凸轮轴楔横轧轧制过程中轧件的应变分布状态,以及轧件金属的轴向、径向和周向的流动规律.根据凸轮轴楔横轧的实际实验结果和数值模拟结果的对比,结果表明,数值模拟结果与实验结果相符合,利用楔横轧精确成形凸轮轴是可行的.     

程序化计算端面移动量在多楔模具参数化设计上的应用

精确地计算出楔横轧轧制过程中轧件端面移动量 ,对于楔横轧多楔模具设计合理确定楔与楔之间的相对位置起着至关重要的作用。在综合楔横轧轧制过程不同阶段端面移动量计算规律的基础上 ,开发并编制出楔横轧端面移动量计算机源程序 ,并应用于楔横轧多楔模具参数化设计。通过实际轧制实验证明 ,该程序计算结果正确、计算效率高 ,为楔横轧多楔模具参数化设计提供了良好的前处理通用程序     

努力使科研转化生产并形成产业

北京科技大学(原北京钢铁学院)从1958年起就开展斜轧技术的研究，自1973年起又进行了楔横轧技术的研究。我们把两种技术统称为“轴类零件毛坯轧制技术”。我们长期坚持不懈从事这项技术的研究已30多年，大体上前20多年是在过研究、实验关；近10年才将重点放在推广应用上。     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.      

工艺参数对多楔同步轧制铁道车轴应力的影响

轧件内部横向应力和剪应力是影响楔横轧多楔同步轧制的铁道车轴质量的关键因素之一.基于多楔轧制旋转条件理论,采用Ansys/Ls-Dyna有限元软件,对多楔同步楔横轧轧制铁道车轴成形过程中,工艺参数对横向应力和剪应力的影响规律进行了系统的研究,并对计算模型进行了试验验证,获得了工艺参数对楔横轧多楔同步轧制的铁道车轴应力的影...