外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺有限元模拟

基于DEFORM软件,建立了外台阶截面环件热辗扩有限元模型,模拟分析了材质为42CrMo钢的环形铸坯热辗扩过程.结果表明:在选定的热辗扩工艺参数下,辗扩后环件表面平整光滑,无凹坑缺陷,成圆规整;与成形辊接触的环件内外层金属的流动速度大于芯部的流动速度;与成形辊接触的环件内外层金属等效应变较芯部大;在辗扩过程中,环件芯部的温度下降始终较内外层平缓,内外层金属的温度呈锯齿状下降趋势.本文的研究对外台阶截面环形铸坯热辗扩成形工艺的设计、环件质量预测与控制具有指导意义.     

基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩成形力学性能分析

环形铸坯辗扩成形是一个多场耦合、局部加载和连续成形过程,与传统辗扩工艺相比,缩短工艺流程,减少加热次数,节材、降能耗,具有重要的研究价值与推广应用前景。辗扩过程中,不仅要控制环形铸坯辗扩后的成形精度,还应通过高温塑性变形获得所需微观组织,提高综合力学性能,实现成形/成性一体化调控。根据环件轧制技术及基于铸坯的辗扩成形基础理论,通过对25Mn钢环形铸坯进行辗扩,分析辗扩成形环件不同部位微观组织的变化及力学性能,并借助扫描电镜观察,揭示其拉伸与冲击断口的断裂机理。结果表明:辗扩后环件的外形好,宽展小,椭圆度为0.4;组织内部平均晶粒尺寸小,环件各个区域的力学性能均较高,且中层的略低于内层和外层;拉伸与冲击断裂形式主要为准解理,并伴有韧窝断裂。可见,基于铸坯的25Mn钢环件热辗扩"成形"/"成性"质量较高,为其进一步研究以及实际生产提供了理论指导价值。     

中大型环件轧制技术现状与发展趋势

环件轧制又称为环件辗扩或扩孔．它是借助环件轧机来轧制孔形．使环件生产过程中出现连续的局部塑性变形．进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。它适用于生产各种形状、尺寸的环形机械零件．     

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。     

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。     

大型环件轧制技术现状及关键技术研究

环件辗扩(又称环件轧制,简称辗环)是一种连续局部近净成形工艺,通过辗环机对毛坯施加轧制力,实现毛坯壁厚减薄、直径扩大、截面轮廓成形,具有高效、节能、节材、产品精度高、组织性能好、生产成本低等显著优点. 随着我国风力发电、航空航天、核电、船舶等行业的迅速发展,3MW/5MW风电塔筒连接法兰、火箭筒连接法兰、地面发射大回转...     

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。     

进给速度控制方法对铸环坯辗扩微观组织的影响

径轴向进给速度是铸环坯热辗扩成形中重要的工艺参数,直接影响环件的"成形"和"成性"质量。本文以铸态25Mn环坯为研究对象,基于Simufact.forming软件平台,对比分析和研究了两种不同的速度控制方法对成形环件微观组织质量的影响规律。研究结果表明:通过调整进给速度来控制整个辗扩过程和通过调整环件直径增长速度来控制辗扩进给量都能达到"成形"的要求,但后者在改善铸态材料的微观组织、细化晶粒尺寸等"成性"方面比前者具有更加明显的优势。该研究为基于铸环坯的铸辗复合成形工艺中进给速度的控制方法提供了一定的理论指导。     

基于铸坯的42CrMo环件辗扩成形工艺热力耦合分析

以42CrMo钢为研究对象,对铸态坯料的环形零件辗扩成形过程进行了热力耦合分析。通过铸态42CrMo材料的热压缩实验,建立了两段式流变应力模型;对环形铸坯热辗扩成形过程进行了数值模拟,得出了基于铸坯的环件热辗扩成形过程等效应变、温度场及载荷的分布情况与演变规律,分析了辗扩工艺参数对成形过程中应力、应变和温度变化的影响。结合工业性铸坯环件辗扩成形试验,对改善和提高辗扩成形零件的组织和性能提出了建议和措施。所得结果对于完善环形零件铸辗复合成形新工艺具有指导意义。     

扩孔变形模式对筒形件成形的影响规律北大核心CSCD

采用数值模拟方法分析了筒形件自由锻马杠扩孔成形过程和热辗扩成形过程,对比分析了两种变形模式对筒形件变形规律的影响。研究结果表明:相同壁厚锻比的条件下,局部加载间歇变形模式的马杠扩孔成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向周期性分布,其大小沿径向从内到外逐渐降低;而局部加载连续变形模式的热辗扩成形的筒形件横剖面上等效应变沿周向均匀分布,其大小在外径处最高,内径处次之,壁厚中心最低。对比发现:两种变形模式中壁厚中心的等效应变值相当,且热辗扩成形的筒形件壁厚中心的等效应变略大。结合热辗扩成形试验结果发现:在相同壁厚锻比的条件下,热辗扩成形工艺可以替代马杠扩孔成形工艺来成形筒形件,在保证环坯充分锻透的前提下,获得变形均匀的筒形件。     

基于铸辗复合成形工艺的Q235B环形铸坯

短流程铸辗复合成形工艺利用铸造环坯直接辗扩成形,具有节能、节材和缩短工艺流程等优点。在这种新工艺中,冶炼、铸造工艺对铸坯质量、组织、力学性能有很大的影响。以法兰常用的Q235B碳素钢为研究对象,设计了冶炼铸造工艺,应用ProCAST有限元分析软件对环件的砂型铸造工艺过程进行数值模拟,得到了铸坯不同位置的微观组织,并对缩孔缩松进行了预测;采用砂型铸造工艺对环件铸坯进行工业实验,分析了铸坯的显微组织和力学性能。结果表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合;采用该铸造工艺得到的环件铸坯具有较好的力学性能,为后续辗扩工艺的顺利进行提供了有力保障。     

TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

高压开关用铝合金法兰径向辗制产业化研究

铝合金法兰辗制工艺是通过连续局部塑性变形的积累使法兰整体壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形,最终使环件毛坯成为一定形状尺寸的法兰零件。法兰件辗制过程中,局部变形区存在厚度减小、周向伸长、轴向宽展的塑性变形,这种塑性变形的发生、发展和积累规律决定了法兰辗制变形和成形是渐变的,极大地减少了法兰开裂的倾向。本文通过对铝合金法兰辗制工艺的关键技术进行研究,成功实现批量生产。     

环件热辗扩成形有限元建模仿真研究进展

环件热辗扩成形问题是多场、多因素耦合作用下集三维连续渐变、非稳态及非对称等特点于一体的高度非线性问题,采用有限元建模仿真方法研究与发展该技术对实现无缝环形构件的高质量、低成本及短周期制造具有重要意义.分别从宏观和微观尺度评述环件热辗扩成形有限元建模仿真的国内外研究现状、存在的问题与发展趋势,进而指明其发展方向如下:大型、复杂环件径、轴双向热辗扩成形全过程自适应建模的仿真方法与关键技术;环件热辗扩成形过程宏观与微观有限元建模仿真无缝集成技术;适用于以环件热辗扩为代表的连续局部塑性成形过程的材料本构模型和组织演变模型以及相应稳健而高效的有限元算法、本构积分算法与组织演变仿真方法;考虑模具的变形、传热及主要失效形式的环件热辗扩成形过程建模仿真技术.     

辗扩成形系统的运动分析

研究辗扩成形系统的运动学规律, 导出了芯辊进给运动、环件辗扩成形运动 (包括环件直径扩大运动、环件转动和平动)、抱辊系统随动等的运动学方程, 确定了环件直径扩大运动速度和加速度、环件旋转角速度和角加速度的极限范围。为辗扩成形系统运动机构参数的设计和工艺设计提供了理论依据, 并为辗扩成形系统整体优化及过程控制、仿真奠定了基础。     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

L截面环形汽车齿轮锻件辗扩毛坯设计及工艺进给

本文研究了 L 截面环件辗扩进给和变形规律,提出了其辗扩用毛坯设计方法和进给量、以及确定进给速度的原则。并运用文中的方法进行了 EQ140汽车后桥从动伞齿轮锻件辗扩成形工艺设计。     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

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。     

基于铸坯Q235B法兰件热辗扩过程温度场模拟

基于ABAQUS软件建立了三维有限元模型,采用Explicit显式算法对铸坯Q235B法兰件热辗扩成形过程进行数值模拟,研究了辗扩过程中温度场的变化规律。结果表明:辗扩过程中,环件温度始终是中间区域最高,而内外侧表面及上下端表面处为低温区,边缘区域最低,环件中间区域到表面区域的温度呈现由高到低的渐变分布,并且轴向方向上温度还呈现对称分布。本文的研究对铸辗成形工艺的制定与法兰件质量的预测具有指导性的意义。