TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生.针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析.数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考.     

重型燃机叶片熔模铸造过程的数值模拟

采用Procast软件模拟计算重型燃机叶片熔模铸造过程的温度场,对凝固过程进行了分析,研究了不同的浇注温度对叶片缩松的影响.结果表明,随着浇注温度提高,叶根、叶身处缩松均减少.通过在型壳适当的位置加冷铁、包裹保温棉,可以显著地减少叶片的缩松.对模拟得到的较优工艺进行试验验证,叶片缩松的位置、变化规律与模拟结果相吻合.     

单榫头叶片精锻成形规律三维热力耦合有限元模拟研究

单榫头叶片是航空发动机中的一类重要叶片.本文以单榫头叶片精锻过程为研究对象,采用热力耦合方法,利用自行开发的面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元数值模拟系统3D-CTM,模拟分析了不同工艺参数(变形速度、摩擦因子以及坯料锻造温度)下的单榫头叶片精锻过程,研究了不同工艺参数对叶片精锻成形规律的影响.该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值.     

热力耦合作用下叶片锻造晶粒尺寸的预测

采用自行开发的面向叶片精锻过程的三维刚黏塑性热力耦合有限元模拟分析系统,并与适用于TC4钛合金锻造晶粒尺寸预测模型相结合,对热力耦合作用下单榫头叶片精锻过程的晶粒尺寸进行计算,获得叶片锻造过程中不同压下量的晶粒尺寸分布,并分析叶片锻造过程对其晶粒尺寸的影响规律。     

叶片制坯过程三维热力耦合数值模拟

分析研究了叶片成形工艺,确定了叶片制坯的挤杆、镦头工艺路线.利用PRO/E初步创建模具型腔,采用有限元分析模拟软件DEFORM对单榫头叶片精锻成形工艺过程进行三维热力耦合数值模拟.对不同摩擦条件下的温度场、等效应力场以及载荷-时间变化曲线进行了分析,得出不同摩擦因子对叶片制坯成形的影响,为单榫头叶片制坯工艺成形过程提供理论指导.得出较合理的毛坯、温度场、等效应力场及载荷-时间曲线.对优化叶片制坯工艺参数,提高航空工业叶片精锻工艺研究水平具有重要意义.     

压气机静子叶片锻造过程的三维刚粘塑性有限元模拟

利用三维刚粘塑性有限元法对某重型燃机压气机静子叶片的锻造过程进行了数值模拟分析,揭示了叶片锻造变形规律,并以实际锻造工艺试验对其进行了试验验证。锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了数值模拟结果的可靠性。该研究对压气机静子叶片锻造工艺的优化设计具有重要的指导意义。     

锻造预成形工艺三维塑性有限元模拟

综术了目前锻造成工艺数值模拟的发展现状，对三维锻造过程数据模拟技术的软件系统实现提高了可靠的处理方法，并建立了通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统。     

轴对称锻造过程金属流动规律的有限元模拟

本文介绍刚塑性、刚-粘塑性有限元法的基本理论;探讨应用有限元方法模拟金属流动规律时所遇到的具体处理技术、算法及其软件实施;分析轴对称锻造过程的金属流动规律。     

热力耦合刚粘塑性有限元在铝合金热锻中的应用

由于铝合金的锻造温度范围很窄，金属热锻过程中温度和变形又存在显著的相互影响，所以必须结合塑性变形流动和热效应来分析铝合金热锻成形过程。运用热力耦合刚粘性有限元对铝合金热锻成形进行数值模拟，可以优化工艺参数和预测可能出现的缺陷。     

Backward tracing simulation of precision forging process for blade based on 3D FEM

In order to obtain the desired final shape, the blade precision forging requires a reasonable preformed billet which can be obtained from a given final shape by using backward tracing scheme based on FEM. The key technologies of backward tracing scheme based on 3D rigid-viscoplastic FEM were explored, and some valid algorithms or methods were proposed. A velocity field was generated by combining the direct iterative method with Newton-Raphson iterative method, and then the initial velocity field of backward tracing simulation was achieved by reversing the direction of the velocity field. A new method, namely the tracking-fitting-revising method, was proposed and can be used to determinate the criterion of separating a node from die in the backward tracing simulation. The ceasing criterion of the backward tracing simulation is that all the boundary nodes are detached from dies. Based on the above key technologies, the 3D backward tracing simulation system for the blade precision forging was developed, and its feasibility and reliability were verified by forward loading simulation.     

航空叶片的精锻工艺与模拟技术

综述了近年来国内外航空叶片生产和研究的现状及发展趋势。从技术和经济发展的角度探讨了叶片生产的发展趋势和特点, 说明了精锻工艺对叶片制造技术进步的作用及叶片精锻工艺的应用和进一步发展离不开三维有限元数值模拟和物理模拟     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

数值模拟技术在汽轮机叶片模锻成形中的应用

有许多因素影响汽轮机叶片的模锻生产质量,例如,材料性质、毛坯外形及尺寸、模锻方式及工艺、模腔结构与锻压设备等.本文针对某汽轮机叶片的模锻生产,应用数值模拟技术,分析和探讨了改进模锻工艺、提高产品质量、防止模具过早失效的途径.模拟结果与生产实践表明:在保证坯料金属完全充满模腔并压实的前提下,适当减少锤击次数,既能降低模具损坏几率,又可节约锻打能源;尽量采用较大的过渡圆角半径,以便抑制模锻叶片根部折叠等缺陷的产生;界面润滑有利于模锻叶片成形;模具型腔局部高温和高应力的交互作用是造成模具过早失效的重要原因.     

汽轮机叶片无余块锻造

针对汽轮机叶片锻造余块给后续加工带来困难,分析了汽轮机叶片锻件上的余块结构特点,提出了无余块锻造工艺.采用一个过渡面,实现叶根(或叶冠)分型面与叶型分型面过渡,取缔了原有的锻造余块过渡,经实践证明是可行的.这一新工艺节省材料,提高生产效率,降低了生产成本,促进汽轮机叶片锻造技术进步,对于其他具有余块锻件的工艺改进有参考价值.     

有限元模拟在后轴支架锻造设计中的应用

针对汽车后轴支架,进行锻造过程三维有限元模拟和工艺、模具设计。采用刚粘塑性有限元模拟技术,得到锻件内部应力场、应变场等参数,分析了这些参数对锻件塑性变形的影响。在此基础上,对此类锻件传统的锻造工艺进行了改进,将预锻工序由开式模锻改进为封闭飞边闭式模锻。同时,模具设计重点从预成形设计考虑,给出了合理的制坯模具设计。在40MN热模锻压力机上进行了试验,试验表明,模拟结果和实际成形过程吻合良好。