大口径三通支管拉拔成形数值模拟与试验研究

通过有限元数值模拟与试验,对高钢级φ508 mm和φ1219 mm等径三通热挤压成形工艺过程中支管拉拔工序的工艺参数进行研究。首先通过数值模拟对拉拔道次的确定和成形载荷给出了合理定性的分析,最后通过φ508 mm等径三通拉拔成形试验对数值模拟的结果进行验证。其研究结果对实际生产有一定的指导作用。     

大口径三通挤压模数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验对大口径高钢级三通管件热挤压成形工艺过程中的关键工序——压包工序的成形模具进行了研究,并对模具重要参数——凹模入口圆角进行了合理定性、定量分析,研究结果对此类模具设计与制造有一定的指导作用。     

大口径三通管翻边成形工艺参数优化

现有企业生产大口径三通管要通过多道次翻边工艺,本文根据冲压变形规律设计的预制孔管件可进行一次翻边生产等径三通管,同时应用Deform软件对翻边工艺进行数值模拟.然后,利用神经网络结合遗传算法对大口径管件预制孔孔形及凸模运动速度进行优化,可得到成形质量较佳的三通管.最后,通过对人口径三通管多级翻边扩孔工艺研究得出结论:以冲压变形规律设计的预制孔管件一次成形特定高度的三通管是可行的,但需对工艺参数进行优化.     

大口径三通成形冷却区数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验,对大口径高钢级三通管件热挤压成形工艺过程中关键工序--压包工序的冷却区进行研究,对冷却参数给出了合理定性、定量分析.确定了冷却区温度,分析了不同的冷却区参数对压包成形的影响,获取了合适的冷却区占压扁后工件长轴尺寸的百分比数.其研究结果对实际生产有一定的指导作用.     

大口径热压三通挤压工艺数值模拟

在国内,大口径X80钢级的热压三通制造技术一直缺乏系统的研究.针对西气东输二线管道工程三通,通过数值模拟分析方法获得并优化了φ1219mm三通成形工艺参数,为大口径热压三通挤压工艺提供理论依据.     

等径三通管整体液压成形壁厚分布规律

对铝合金薄壁三通管壁厚分布规律进行研究。将管坯放入模具型腔,通过轴向进给补料、内部增压,沿下模具型腔中间倒圆角处凸出一个较高的等径支管,形成等径三通管。通过数值模拟和实验对等径三通管整体液压成形的过程进行研究,分析了三通管整体液压成形4个不同阶段的管材壁厚分布规律和管材关键部位壁厚的变化规律。研究发现,成形管材底部的壁厚最大,过渡圆角周边处次之,支管顶端周边最薄。数值模拟和实验结果相吻合,为T型三通管零件生产奠定了基础。     

摩擦系数对薄壁T型管内高压成形的影响

为探究不同摩擦系数对成形T型三通管支管高度、壁厚差、最小壁厚及关键部位的壁厚变化的影响,利用DYNAFORM软件,对薄壁T型三通管内高压成形过程进行了模拟,研究了在0.01~0.2范围内6种不同摩擦系数情况下,支管高度和壁厚的变化,分析了最小壁厚和关键点随时间的变化情况,并选用4种不同润滑剂进行实验验证。结果表明:成形T型三通管的合适的摩擦系数区域为0.06~0.125,摩擦系数过大或过小都会影响T型三通管的成形效果。依据模拟结果,对薄壁铝合金管材进行成形实验,研究发现实际管材成形效果与DYNAFORM模拟结果较为吻合,验证了数值模拟结果的合理性。     

三通管胀形有限元分析

内高压成形是以某种传力介质(石蜡、油),使管材成形的一种塑性成形工艺。本文进行了三通管内高压胀形的数值模拟和实验研究,分析了三通管成形的影响因素。     

基于正交试验法的T型三通管内高压成形仿真与优化

针对T型三通管内高压成形过程中易出现的破裂和起皱等问题,为提升三通管的成形质量,选择最小壁厚与胀形高度等关键参数作为管件成形质量的评价指标。首先借助内高压成形设备开展T型三通管的实验研究,获取三通管成形的关键参数,并利用非线性软件DYNAFORM对T型三通管内高压成形过程进行仿真分析,通过与实验结果对比,验证有限元模型建立与仿真分析的正确性。基于此采用正交试验法对T型三通管的加载路径进行优化,提出所选工艺参数范围内的最优加载路径,通过实验验证了基于数值仿真与正交试验法获取加载路径的可行性与正确性,并为相关管件的内高压成形研究提供了参考。     

GIS壳体三通口成形的数值模拟及参数优化

采用Dynaform软件,探索GIS壳体三通口在成形过程中压边力、预开椭圆孔长短轴之比、凹模圆角半径和模具间隙对GIS壳体三通口翻边成形的影响规律。应用正交实验方法进行数值模拟,优化三通口冲压成形的模具理想参数和最优拉深工艺参数。把优化参数后的数值模拟的成形厚度变化规律同实验进行比较,两者结果一致,成形后最小厚度提高3．2％。数值模拟结果可以为GIS壳体在实际的生产中提供一定的理论依据。     

基于数值模拟的TP2铜管三联拉工艺优化

通过对某公司原有TP2铜管三联拉工艺进行延伸系数和变形量的计算,发现该工序变形量大、对管材质量的影响大,且尚有可优化空间。运用有限元分析软件MSC.Marc对此工艺进行数值模拟研究,得出温度和等效应力随变形率、拉拔道次和拉拔速度变化的规律。对原有拉拔工艺中的变形温度进行实验测量,将实验结果与有限元分析结果进行比较,验证有限元模型与真实工艺的符合程度,为联合拉拔工艺的合理改进提供理论依据,并以此为基础提出优化工艺方案。综合对比分析原有的拉拔工艺和优化的拉拔工艺,发现优化工艺增大了各道次的变形率,使得变形温度有所提高,但等效应力的变化幅度较小,优化工艺方案切实可行。     

数值模拟技术在三通热成形工艺中的应用

采用有限元成形分析软件DEFORM-3D对三通热成形进行有限元数值模拟与分析;阐述了DEFORM-3D数值模拟在三通热成形工艺中对确定鼓包淬火高度和冷却区温度的的选择等方面的应用.研究结果对三通的设计与制造有一定的指导作用.     

多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺

针对某型号多台阶轴头形状尺寸及冷精锻工艺特点,采取挤压、镦粗、缩径等不同工艺在工序内结合应用的方法,制定了多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺。通过数值模拟和实验研究相结合的方法,对所制定的工艺进行分析研究,最终获得了两道工序成形8个台阶尺寸的多台阶轴头短流程冷精锻成形工艺,并在实验过程中采用了高分子润滑剂,进一步缩短了从下料到最终成形的整个工艺流程。结果表明:通过合理分配各工序变形量、工序内多种冷锻工艺结合应用的方法,可有效减少台阶轴冷精锻成形工序总数,实现在普通压力机上的高效率生产;Deform-3D模拟软件对工艺的模拟结果与实验结果相一致,说明有限元模拟对成形效果、压力大小的预测是可行的。     

Y型三通管充液挤压成形的数值模拟

提出一种基于液压胀形和挤压成形的Y型三通管充液挤压成形工艺.利用Abaqus有限元软件对该成形工艺进行了数值模拟,研究了成形过程中的主要缺陷以及内压大小、内压加载路径、摩擦系数对三通管成形质量的影响规律.结果表明:管的主要质量问题是壁厚分布不均匀和起皱.内压大小对起皱起决定性作用,当内压在30MPa以上时,起皱消失.当...     

基于有限元模拟的20/316L双金属复合管拉拔参数的优化

借助有限元软件ABAQUS6.5模拟研究20碳钢作基管、316L不锈钢作内衬管的双金属复合管的拉拔成形过程,分析稳定拉拔阶段成形区内轴向、径向和环向应力的分布,找出拉拔后衬管出现横裂、纵裂及模具受磨损的原因,探讨拉拔力和内外管间残余接触压力的分布规律.通过正交实验法进一步研究拉拔参数(模具锥半角α、过渡圆弧半径r、定径带长度l、摩擦因数μ、拉拔速度v、模具直径d)对拉拔20/316L双金属复合管的影响,采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析,得到复合管在最大残余接触压力条件下的最优拉拔工艺参数(α=11-、r=3 mm、l=7 mm、μ=0.05、v=0.03 m/s、d=17.3 mm)及各因素对分析指标的影响规律.在此基础上对优化方案进行数值模拟,模拟结果表明了正交实验对拉拔复合管参数优化的有效性.应用拉拔试验表明,参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命比未优化前硬质合金模具的工作寿命高出6倍.     

异径三通管胀形实验研究

内高压成形是以某种传力介质,使管材成形的一种现代塑性加工技术.与传统工艺制造出的三通管相比,内高压成形的异径三通管质量高(强度高、精度高),且成本低(减少成形和装配工序.本文进行了异径三通管内高压胀形的一系列实验研究,分析了异径三通管成形的主要影响因素,获得合理的工艺参数.结果表明,选用纯石蜡为胀形传力介质,成形结果较理想;几何尺寸也是较重要的参数;轴向压力为17MPa～22MPa、平衡压力为3.5MPa～4.5MPa时,成形效果较好.     

大口径榴弹弹体成形工艺改进及工艺装备设计

分析了传统的大口径榴弹弹体热挤压成形工艺在工序流程、产品质量、生产效率、成本控制和装备安全性等方面存在的不足,并提出了改进方案,将弹体生产过程分为压型、缩径-反挤压、首序收口和次序收口4个工序。以某型Ф155 mm口径榴弹弹体为研究对象,基于有限元模拟软件DEFORM-3D,利用改进后的工艺对弹体成形过程进行了数值模拟,获得了金属的流动状态和各工序中温度场、应变速率场、等效应变场的分布特性以及载荷的变化规律。最后提出了压型、缩径-反挤压工序的组合工艺装备以及两道次收口工序的组合工艺装备的设计方案,新的装备设计方案可为弹体成形装备的升级换代提供参考。     

核级304不锈钢超薄壁三通液压胀形模拟及实验

对304不锈钢超薄壁三通的液压成形工艺过程进行有限元模拟,研究液压成形过程中冲头挤压速度、内压和圆角半径对成形结果的影响规律。结果表明,支管顶部壁厚值最小,主管端部以及过渡圆角半径处壁厚值最大;随着挤压速度的增大,三通支管高度先增加后逐渐减小;内压不足容易导致起皱,内压过大则支管顶部严重减薄甚至开裂;随着过渡圆角半径的增加,最大支管高度明显增加,壁厚均匀性改善。实验结果表明,成形内压和轴向进给速度匹配较为合理时,可以成形得到既不起皱也不开裂的不锈钢超薄壁三通管件。     

一种异形截面钢丝滚道全模拉拔工艺

通过计算分析异形截面钢丝滚道拉拔前后的断面收缩率以及变形特点,制定了3道次全模拉拔成形的工艺方案。利用Deform-3D有限元软件,对异形截面钢丝滚道的全模拉拔工艺过程进行数值模拟,分析了拉拔过程中的金属流动规律,研究了拉拔模具的受载荷情况和各道次钢丝拉拔过程中的等效应力分布。根据模拟结果调整试验参数,并进行生产试制,得到表面成形质量好、圆角填充完整、尺寸精度符合要求的成品钢丝。试验结果与模拟结果基本一致,表明选取的试验参数是合理有效的,同时也验证了异形截面钢丝滚道3道次全模拉拔工艺方案是可行的。     

碳钢/不锈钢双金属复合三通液压胀形数值模拟及试验

为研究液压胀形工艺过程中碳钢/不锈钢双金属复合三通的成形性能,利用有限元模拟软件对碳钢/不锈钢双金属复合三通的液压胀形工艺进行优化计算,分析主要工艺参数对液压胀形支管高度与壁厚均匀性的影响;根据工艺参数模拟计算的结果,对碳钢/不锈钢双金属复合三通进行了实际冷成形试验。结果表明,内压力越大、摩擦系数越小,支管高度越高;摩擦系数越小、轴向进给速度越小,壁厚均匀性越好。实际冷成形试验结果与有限元模拟结果基本吻合。