异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

毛坯截面形状对L形截面异形环件轧制成形的影响

利用有限元软件对L型截面异形环件轧制工艺进行了研究,模拟了矩形、外斜度、内斜度三种不同形状的轧制毛坯轧制后,孔型填充和缺陷产生,结果表明:1)矩形截面轧制毛坯进行环轧后,孔型不能完全充满,且出现了一定程度的鱼尾和毛刺;2)内斜度轧制毛坯进行环轧后,孔型不能充满,且环件内圆处原有斜度不能完全消除,并出现了严重的毛刺;3)外斜度环件进行环轧后,孔型能够完全充满,且鱼尾和毛刺等缺陷较为轻微。工艺试制结果表明,该方案能够生产出合格的锻件。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

内台阶型环件径轴向辗轧技术

通过理论分析、数值模拟与试验相结合的方法,对内台阶型环件径轴向辗轧技术进行研究,分析确定了初始辗轧方案。针对某一齿圈设计了用于辗轧内台阶型环件的芯辊,设计了梯形截面与矩形截面两种不同形状的毛坯,并对两种不同毛坯的辗轧过程进行仿真模拟与试制试验。结果表明:二者的圆度及壁厚均匀性都较好;在辗轧初期,梯形截面毛坯的轧制力较小,且随着轧制的进行,整体呈现出减小的趋势,且二者趋于一致;采用梯形截面毛坯成形的环件的温度、应变分布较为均匀。综合考虑辗轧过程中轧制力和成形环件几何尺寸、温度及应变分布的均匀性,梯形截面毛坯优于矩形截面毛坯,但前者制坯难度较大,且矩形截面毛坯亦能轧出合格齿圈,故矩形截面毛坯更适合于内台阶型环件径轴向辗轧过程。     

整体双锥形环件闭式径向辗轧毛坯尺寸的设计方法

毛坯尺寸是整体双锥形环件闭式径向辗轧的重要几何参数,它直接影响着整个成形过程和最终环件质量。为有效提升毛坯尺寸设计的效率和精度,利用体积不变原理给出了毛坯尺寸的计算公式,结合稳定成形条件确定了辗轧比的合理取值范围,提出了一种基于辗轧比的整体双锥形环件闭式径向辗轧毛坯尺寸设计新方法,并设计开发了一套异形环件径向辗轧毛坯设计软件。针对同一尺寸的整体双锥形环件产品,该方法能够设计出一系列不同尺寸的双锥形截面毛坯,从而为深入研究整体双锥形环件闭式径向辗轧的不均匀塑性变形机理和形性一体化协同调控提供了重要基础。     

异形截面环件轧制过程的三维有限元分析

本文采用三维刚塑性有限元数值方法对斜辊面轧型中轧制异形截面环件进行了模拟，结果表明，与轧制矩形截面环件相比，异形截面环件轧制具有不同的金属流动特点及应力应变分布规律。所得结果对环件轧制工艺计具有一定参考价值。     

异形截面环件封闭轧制缺陷与控制

异形截面环件截面形状复杂,轧制时金属流动不均匀,易产生翘曲、鱼尾等缺陷。基于Forge有限元模拟软件对异形截面环件封闭轧制成形进行研究,得出了异形截面环件轧制过程中翘曲、鱼尾缺陷产生机理,分析了毛坯截面形状对翘曲和鱼尾缺陷的影响规律。以优化毛坯截面形状的方式,提出了控制这些缺陷的对策。研究结果表明,将毛坯内孔直壁高度设计成与法兰部分高度相等,颈部内表面设计成锥面,可消除轧制产生的扭矩,使翘曲现象明显减小,轧制得以顺利进行;将毛坯颈部外表面倾角设计为30°,鱼尾缺陷最小,并实现环件饱满成形。将模拟研究结果用于实际生产,获得了合格的产品。     

矩形截面铝合金环件轧制成形方法

在试验和生产实践基础上,提出了一种采用空气锤自由锻制坯、轻向轧环机轧制成形矩形截面铝合金环件的新方法,通过设计轧制用毛坯、轧制孔型、轧制工艺参数,成功实现了矩形截面铝合金环件轧制成形和批量生产。     

基于锻坯的大型外凹形截面环件成形研究

针对大型外凹槽型环件成形上的困难,根据异形截面的环锻件毛坯尺寸设计三大原则和方法,设计出合理的锻坯尺寸及形状,进一步设计出比较合理的模具。并基于SIMUFACT软件建立了径轴向轧环机三维数值仿真模型,对大型异形环件一个生产周期内的环件轧制过程进行了数值模拟,揭示了环件热辗扩过程中等效应变场、温度场、辗扩力以及金属流动特性的规律。仿真计算结果表明,采用计算机模拟环件的成形过程,可用于模具改造、锻坯设计以及轧制工艺的优化,建立起一种大型外凹槽截面环件稳定轧制模型。     

基于响应面法的异形截面环件轧制宏观成形缺陷的分析与优化

缺肉是异形截面环件在轧制过程中容易产生的成形缺陷问题,缺肉程度与异形截面环件几何参数的关联关系十分复杂。建立2219铝合金不对称异形截面环件轧制的数值模型,分析了异形截面环件槽型深度和槽型角度对环件成形质量的影响,通过分析缺肉缺陷的形成机理,提出采用优化毛坯尺寸参数的方式来抑制缺陷。基于响应面法,以槽型深度、槽型角度和毛坯角度为设计变量,以缺肉系数为设计目标,建立了表征缺肉系数的响应面模型,并对该模型进行了回归检验。结果表明,槽型深度越大、槽型角度越小,越容易产生成形缺陷。利用建立的响应面模型对目标槽型深度为45 mm、槽型角度为70°的环件的毛坯角度进行了优化,结果显示优化后的毛坯较好地抑制了缺肉缺陷。     

Researches on the ring stiffness condition in radial–axial ring rolling

The radial–axial ring rolling technology is used mainly to manufacture large rings in many industrial fields. During rolling process the ring may be collapsed or deformed unexpectedly under the pressure of guide roll, and in this case the ring is wasted. To prevent ring collapsing is necessary for smooth rolling. On the basis of rolling theory, the forces exerted to ring in radial–axial ring rolling process were analyzed, and the stiffness model of ring was proposed. The stiffness condition was derived and the influencing factors of ring stiffness condition were explained. The ring stiffness condition in radial–axial ring rolling is related to the factors of ring size, rolling ratio, position angel of guide roll, rolls sizes, position of cones, radial and axial feed speed and friction condition. The effect laws of some factors on ring stiffness condition were revealed by FEM simulation. The stiffness condition can be used as a rule of design and manufacturing for radial–axial ring rolling.     

轴承套圈毛坯开裂原因分析

轴承套圈毛坯在冲孔过程中发生开裂.通过宏观观察、金相检验及扫描电镜和能谱等方法对开裂原因进行了分析.结果表明,造成套圈毛坯开裂的主要原因是材料内部有严重夹杂和缩孔残余,属冶金缺陷.结合生产实际,提出了相应的改进措施,避免了裂纹的形成.     

滚筒托圈的焊接修复工艺

0 前言 滚筒渣处理技术具备流程、占地少、环保好以及处理后的钢渣可以再利用等特点.它是将液态转炉渣经溜槽导入滚筒后被运动的金属球粉碎并在冷却水的强制降温下而粒化成为钢渣颗粒.     

轴承外圈缺陷分析

借助金相显微镜、扫描电子显微镜等检测设备对轴承外圈缺陷产生原因进行了分析。结果表明：GCr15钢制轴承外圈缺陷性质为锻造过烧,此外圈的锻造过烧缺陷与锻造过程中碳化物偏析有关。     

GCr15铸环热辗扩孔洞形状演变预测模型研究

环件铸辗复合成形是利用铸造环坯热辗扩成形环件的一种短流程成形新工艺。然而铸造环坯中存在的夹杂、缩松、缩孔等孔洞类缺陷能影响到热辗扩成形环件的最终质量。基于ABAQUS平台建立了GCr15铸环孔洞热辗扩三维热力耦合模型,通过热轧实验验证了模型的可靠性,并研究了GCr15铸态环件不同径向位置孔洞缺陷在热辗过程中的演变规律,提出了一种铸环热辗过程中孔洞形状演变的预测模型。模拟结果表明,孔洞各向尺寸变化与孔洞位置密切相关,孔洞距离内径越近,其各向尺寸变化越大;根据初始铸坯的几何参数、相关热辗扩工艺参数和初始孔洞尺寸可以预测该孔洞在热辗扩过程中的形状演变情况。     

一种基于在线称重的控制热环轧产品尺寸的方法

对每个上机前的环坯进行称重,输入计算机并与标准环坯的重量进行比对,用两者重量的相对误差,对应地修正环件厚度,即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值,使有重量误差的环件的中径,保持与标准环件的中径相一致。这样,重量误差就较均匀地分配到环件的外径和内径上,使外圆和内孔的加工余量等量增加或减少。     

L形截面环形锻件的制坯工艺研究

在L形截面环形锻件的生产中,如果毛坯形状和尺寸设计不合理,容易在轧制过程中出现拉料、夹皮和毛刺等缺陷,并直接影响到模具的寿命.根据体积不变原理和锻造过程中金属的分配原则,提出了基于刚性平移原理的制坯工艺,选择合理的分界面,优化设计了毛坯,从而得出罩模的形状和尺寸,并借助有限元数值模拟对轧制过程进行模拟,优化分析制坯过程.实验证明,采用该制坯工艺设计罩模可以有效的避免上述缺陷,模拟结果与实验吻合.     

圆环零件液态模锻研究

通过圆环零件的液态模锻成形实验,对在不同比压和浇铸温度条件下,锻件的微观组织形貌和力学性能进行了分析研究.结果发现,在不同比压下,随着比压值的增加,α枝晶长度随之减小,枝晶被破碎,锻件力学性能也随之升高;在不同浇铸温度条件下,锻件微观组织也有着较大的差异,且随着浇铸温度的升高,粗大树枝晶被打断、破碎细化现象较为明显,锻件组织致密,力学性能逐渐上升.     

大尺寸渐开线齿圈精冲技术

针对大尺寸渐开线齿圈的结构特点,结合精冲工艺特征分析了精冲制齿工艺的技术难点,设计了精冲模具。为了满足精冲工艺过程所需的三向压应力,针对性地开发了凸起式反压板结构和窄边凹模结构。结合凸起式反压板结构和窄边凹模结构特点,开展了大尺寸渐开线齿圈零件数值模拟实验和精冲制齿工艺实验,并对所加工的零件进行了检测。采用精冲工艺加工的大尺寸渐开线齿圈剪切面无撕裂,齿部变形区材料在三向压应力作用下,发生了较大的塑性变形,产生了加工硬化,齿部硬度值有了很大提升,提高了齿部耐磨性。所加工的齿圈零件齿根部表面硬度可达384 HV,齿侧部表面硬度相对于齿根部较低,硬度最大处为344 HV。通过精冲加工的齿圈零件齿部具有较高的残余压应力,能够提高零件齿部的耐疲劳性能,有效地增加了零件的使用寿命。零件齿部切向残余压应力为290.4 MPa,轴向残余压应力为455.6 MPa。