基于ProCAST转K6摇枕数值模拟及工艺优化

分析了转K6摇枕的结构及技术指标,根据其技术要求,初步设计出浇注系统。采用铸造模拟软件ProCAST对转K6摇枕的铸造充型和凝固过程进行了数值模拟。通过模拟结果的分析,预测其铸造缺陷,进而改进铸造工艺,达到工艺优化的目的。     

摇枕铸件的工艺设计与优化

采用传统工艺设计方法对27t轴重摇枕铸件进行工艺设计,并利用华铸CAE铸造数值模拟软件进行辅助设计,通过数值模拟研究,优化摇枕铸造工艺设计,从而获得优质铸件.     

数值模拟技术在摇枕铸造工艺设计中的应用

利用数值模拟软件ZCAST,计算摇枕铸件充型和凝固过程中的速度场和温度场,发现铸造工艺设计过程中可能存在的问题.通过数值模拟研究和实践验证表明,采用数值模拟技术,可以有效提高铸造工艺设计的水平,减少或简化试验,对于提高铁路货车铸件结构和工艺设计质量以及节约研发成本都有着重要的指导意义.     

40t轴重铁路货车铸钢摇枕铸造工艺的数值模拟

为实现40t轴重铁路货车铸钢摇枕铸造工艺性最优的目标,采用Pro／ENGINEER对摇枕铸造实体建模。选择ZCAST数据库中与铸件相近钢种的热物理参数,对模型进行计算机数值模拟。通过分析摇枕铸件各部位在浇注和凝固过程中,流场、速度场、温度场和时间场等的数值模拟计算结果,预测铸件在生产过程中可能产生的缺陷。依据数值模拟结果,对产品结构设计不合理的区域和工艺设计过程中存在的问题提出改进性建议。     

基于华铸CAE的重载铁路货车摇枕工艺研究

分析了新型重载铁路货车摇枕的结构特点和工艺设计要点,根据现有生产条件制定了生产工艺,并应用华铸CAE软件对摇枕充型和凝固过程的流场、温度场进行了模拟分析,预测了铸造摇枕缩孔、缩松缺陷,优化了铸件铸造工艺,实现了工艺完整性,使摇枕一次试制成功,缩短了试制周期。     

摇枕与侧架铸件的热裂纹数值模拟研究

本文使用基于温度场的凝固补缩模型来进行热裂纹数值模拟。在热裂试验的基础上,得到了铸件热裂纹倾向的临界值,进而实现了摇枕、侧絮的热裂纹预测。     

大型锻件热处理过程的数值模拟研究

在对大型锻件传热分析的基础上，建立了大型锻件的物理模型，对其温度场的变化规律进行了模拟计算，同时将模拟结果和试验结果进行对比分析，最后对26Cr2Ni4MoV钢电机转子的调质处理进行了模拟计算，从而说明了热处理过程的数值模拟方法的准确性和优越性，为进一步分析此类工件的组织转变和应力应变等奠定了基础。     

重载铁路货车摇枕的铸造工艺

介绍了30t轴重摇枕铸件的结构特点和铸造工艺难点,确定了摇枕铸件的工艺方案,包括主要工艺参数、浇冒口系统、造型及制芯工艺、浇注温度和打箱时间、清理及热处理规范,利用华铸CAE铸造数值模拟软件对充型过程流场和凝固过程温度场进行了模拟分析.试生产结果表明,利用整体芯技术和新型酯硬化水玻璃砂工艺,可获得符合重载要求的优质铸件产品.     

大型锻件热处理过程的数值模拟研究

在对大型锻件传热分析的基础上 ,建立了大型锻件的物理模型 ,对其温度场的变化规律进行了模拟计算 ,同时将模拟结果和实验结果进行对比分析 ,最后利用模拟计算对材料为 2 6Cr2Ni4MoV的某一电机转子的调质处理进行了模拟计算 ,从而说明了热处理过程的数值模拟方法的准确性和优越性。为进一步分析此类工件的组织转变和应力应变等奠定了基础。     

轴类锻件热处理过程数值模拟及实验验证

本文利用热处理数值模拟软件Deform-3D对42Cr Mo+Ni轴类锻件的淬火过程进行了数值模拟,模拟了其温度场、组织转变、应力场的变化,并进行了实验验证,模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明:淬火过程中,温度从表面到心部逐渐降低,表面温度下降得最快,心部下降得最慢,最后都降至室温;水冷的温差高于油冷;表面最先开始马氏体转变,心部最晚开始马氏体转变;从表面到心部马氏体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增多;油冷冷却速度比水冷慢,形成马氏体的时间比水冷慢;在热应力和组织应力的共同作用下,无论水淬还是油淬,淬火初期表面为拉应力,中期为压应力,末期又变为拉应力,最后趋于平缓;心部应力的变化趋势与表面完全相反。从边缘位置到中心的硬度逐渐降低且在同一位置水淬的硬度要高于油淬的。     

管坯镦锻工艺仿真及优化

管坯镦锻制品是石油、钻探等机械设备的关键部件,要求具有很高的强度、抗拉性能及抗疲劳性能。在实际生产中,管坯成形过程很容易产生失稳、内部凹陷甚至折叠。而且坯料体积不易控制。使得锻件成形困难,锻件质量得不到保证。本文采用Deform-3D塑性有限元分析软件,以钻杆头部镦锻为例对管料的镦锻成形工艺过程进行了模拟和分析．并针对原有成形工艺中出现的问题进行了改进和优化。运用Deform-3D系统模拟的油管与生产实际基本吻合,因此,该模拟结果及其参数可用于钻杆头部镦锻模的设计。     

锻造成形微观组织优化建模及应用

以锻件晶粒度分布的均匀性与细小化为目标,建立了锻造变形过程的微观组织演变模型,并给出了优化目标函数表达式。采用刚塑性有限元和遗传优化算法相结合,开发了微观组织模拟与优化软件,并对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化。优化结果表明,影响变形均匀性的摩擦因素显著影响成形后的微观组织晶粒度的分布均匀性和细小化,同时对其它工艺因素的优化也能一定程度地实现对最终锻件组织均匀和细小化的控制。研究结果表明,在有限元数值模拟基础上建立微观遗传优化算法,能够对锻造等金属体积成形过程中的工艺参数与材料状态参数等实施优化,以达到通过控制成形工艺因素来优化微观组织,而实现提高产品性能的目的。     

热锻成形过程数值模拟与多目标设计优化技术研究

提出了一种基于有限元分析和序列二次规划的热锻成形工艺多目标优化方法,优化目标包含锻件的内部损伤值和变形均匀性两个方面。用锻件所有单元的最大损伤值作为衡量锻件变形损伤的指标,用锻件所有单元体的等效应变与整个终锻件的平均等效应变的均方差,作为锻件变形均匀性的指标,构造了多目标优化问题的评价函数。在设计过程中,优化变形工艺参数使得工件内部损伤值最小,同时工件内部变形均匀。以零件毛坯的初始高径比为设计变量,建立了热锻成形过程多目标优化设计的数学模型。应用该方法对齿轮齿圈毛坯非等温热锻成形工艺参数进行优化,取得了良好的效果。     

多工位锻造工艺的多目标优化算法

针对多工位锻造过程中出现的充填效果不佳、折叠和载荷过大等问题,以凸轮零件为例,采用基于有限元模拟和近似模型的优化方法实现其工艺的多目标优化,并重点探讨直接搜索算法、粒子群算法、遗传算法等3种算法的优化效果。比较优化设计结果与初始设计结果,3种优化算法均较大程度地降低了成形载荷,改善了成形质量。其中遗传算法的总体优化效果最为显著,总体载荷从初始设计的534kN降低到391.9kN,降幅达到26.6%,3处难充填区域的充填效果得到很大程度的改善,达到了预期的优化效果。     

某档位齿轮坯精锻成形模具结构参数的数值模拟分析及优化

针对某档位齿轮坯在闭式精锻成形过程中径向筋部出现的充填不饱满和折叠的缺陷,为了优化金属的流动性,改善筋部的填充情况,获得性能优良的合格锻件,运用正交实验和有限元结合的方法,分析了模具筋部拔模斜度α、圆角半径R对成形过程的影响,得出了极限模具结构参数图。分析了不同区域模具结构参数对成形质量的影响,确定在区域D中的参数条件下,锻件无明显的充不满和折叠缺陷,并优选拔模斜度为1.3°、圆角半径为3 mm进行了实际生产验证。研究结果表明:锻件质量良好,筋部端面平整,底部无折叠缺陷,实际锻件与数值模拟结果相吻合。     

挤压锻造模具形状的混合智能优化

数值仿真技术已成为挤压锻造模具设计中的重要评价手段，有助于设计人员更好的理解设计空间。然而，由于计算时问长，目标函数无法显式表述，搜索空间可能不连续等因素，很难直接基于数值仿真通过梯度法进行设计优化。非梯度的优化方法比如遗传算法、模拟退火法等由于需要更多的仿真次数，也很难实现。本文基于人工智能中的归纳学习方法，提出了一种针对挤压锻造工艺优化的基于数值仿真归纳知识的混合优化方法，并通过一个挤压锻造的实例验证了该方法的有效性。     

New filling system design for bolster casting and computer simulation

The new filling system is smooth filling without gas gap.It works well in avoiding the generation of defects such as porosity and inclusion.The pouring basin,sprue,runner and the gate of the bolster casting were designed according to the principle of the new filling system.The filling and solidification process of the bolster casting were also simulated.It was found that the filling process was smooth,and air entrapment and shrinkage were avoided.Finally,a further validation of the new filling system of bolster casting was carried out in a foundry.     

重型卡车曲轴辊锻制坯工艺分析与优化

针对某重型卡车曲轴在辊锻制坯工艺中,辊锻件出现"耳朵"缺陷以及辊锻长度达不到要求的问题,采用正交试验设计与数值模拟分析相结合,对该曲轴的辊锻工艺进行了优化。利用排队评分法分析了辊锻模的入模圆角、过渡圆角和过渡斜度对成形工艺的影响,并通过优化模具结构参数控制辊锻件的成形情况。经生产验证,优化后的辊锻制坯工艺能够得到质量合格的辊锻件,材料利用率可达80%以上。     

汽轮机叶片材料高温变形行为及模锻参数优化

采用试验与数值模拟相结合的方法对300MW汽轮机某级动叶片材料高温变形行为及模锻参数优化进行了研究。对1Cr12Ni2W1Mo1V合金进行的高温热模拟试验表明,该材料高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系。建立了该材料的高温本构方程,充实了不锈钢的高温材料性能库;应用所建立的材料本构方程,对叶片模锻过程进行了数值模拟,正交模拟试验的结果表明,模具飞边槽桥部宽度b对模锻成形质量影响最大,依次为坯料大头过渡圆角半径r1、模具飞边槽桥部高度h和坯料小头过渡圆角半径r2;生产中采用优化的叶片尺寸及模具结构参数,使材料利用率提高了6.43%,锻打次数减少了2次,终锻件的尺寸精度有了大幅度提高。     

高速列车制动盘盘毂锻造工艺数值模拟

基于实测的40CrA钢高温应力-应变曲线和热物性参数,建立了高速列车制动盘盘毂毛坯在模锻过程的有限元模型。运用DEFORM-3D软件,对该盘毂的多步骤锻造过程进行热力耦合模拟,得到了应力、应变和温度随时间的变化规律;研究盘毂成形过程的金属流动机制,模拟了产生折叠缺陷的位置;预测了盘毂完全成形所需的锻锤打击次数;对终锻模具的最大主应力进行分析,预测了模具在实际生产中可能产生的塌陷、开裂缺陷及其位置。根据模拟结果进行了生产试制,验证了工艺的可行性和模拟的准确性。