坯料端部形状对楔横轧轧件凹心影响的研究

运用DEFORM软件,对不同端部形状的坯料进行楔横轧轧制过程的数值模拟,并将坯料端部形状角λ对轧件端部凹心的影响规律进行较系统分析.结果表明,轧件端部凹心随着形状角λ的减小而减少,通过合理设计坯料形状角λ可以有效减小轧件端部凹心.该研究结果为楔横轧实际生产节材,实现无料头楔横轧生产提供理论依据.     

无端头凹心楔横轧件精确成形机理数值模拟

采用Deform-3D数值模拟软件,对具有端部变形的楔横轧件成形过程中的材料流动规律和特点进行了计算机模拟仿真,结合实际生产和物理模拟实验,分析了轧件形成端部凹心的原因。提出采用锥形坯料的方式消除端头凹心,并通过数值模拟研究了锥角大小对轧件端头凹心深度的影响,得到了无端头凹心的坯料形状和尺寸。模拟结果表明,采用具有锥形端部的坯料成形楔横轧件可以减少甚至消除成形后轧件端头凹心缺陷,且端头凹心的深度随着端部锥角的减小而减小,当端部锥角为120°时,轧件端头凹心已经基本消除。     

圆弧角对楔横轧轧件端部凹心的影响研究

为了解决轧件头部质量从而提高材料利用率,提出将坯料端部设计成圆弧形的方法来实现对轧件端部凹心的控制。首先,通过DEFORM软件建立了楔横轧的有限元模型;然后,通过位移法分析了轧制过程中轧件端部金属的流动规律,得到了不同圆弧角对轧件端部凹心的影响规律;最后,通过实验验证了有限元分析的结论。结果表明,轧件端部凹心随着圆弧角的增大而减小,当圆弧角为90°时,轧件的端部凹心长度减少69.04%,证明将坯料端部设计成圆弧形的方法可以有效控制轧件端部凹心。结果能为实现楔横轧无料头轧制,提高材料利用率,降低生产成本奠定理论基础。     

楔横轧变形过程中轧件内部金属流动的规律

应用DEFORM-3D有限元数值模拟软件,以楔横轧理论为基础,通过对楔横轧变形过程进行三维数值模拟研究,得到了反映轧件内部变形规律的速度场和位移场,以及轧件内部应力应变状态,并研究了不同变形量下轧件内部各主应力应变状态及主应力方向的特征及变化规律,深入地分析了生产中轧件端部产生凹心和变形区前沿的局部隆起现象。     

成形角对楔横轧二次楔轧制心部缺陷的影响

为了研究工艺参数对楔横轧大断面收缩率二次楔轧制轴类零件心部缺陷的影响规律,进行了楔横轧二次楔轧制试验,得到一系列在不同工艺参数下的轧件中心孔洞面积数据,利用软件MATLAB对数据进行分析处理.揭示出成形角对孔洞面积大小的影响规律:当两个成形角α1,α2中一个较小时,轧件心部孔洞面积随着另一个的增大而明显减小;并且二次楔成形角α2对轧件心部缺陷的影响程度稍大于一次楔成形角α1.研究结果为楔横轧模具、轧机的设计提供了一定的参考.     

工艺参数对闭开联合楔横轧轴件端部质量的影响

为了精确控制楔横轧轴件端部质量,实现无料头精确成形,提出了闭开联合楔横轧轧制新方法。采用DEFORM-3D有限元软件研究了闭式阶段不同工艺参数对轧件端部质量的影响规律及影响程度。结果表明:凹心值随着闭式成形角、展宽角和台阶长度的增大而减小;随端部轧制长度的增大而增大;随断面收缩率的增大先增大后减小;且影响因素的主次顺序为端部轧制长度、断面收缩率、闭式展宽角、闭式成形角、台阶长度。并对模拟结果进行了实验验证。     

工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响

采用有限元软件DEFORM-3D对楔横轧厚壁空心轴进行热力耦合数值模拟,得到了工艺参数对楔横轧厚壁空心轴不圆度的影响规律。结果表明,在成形角35°～45°、展宽角4°～7°、断面收缩率35%～65%、轧制温度900℃～1100℃时,轧件不圆度与成形角及断面收缩率的变化成反比,与展宽角及轧制温度变化成正比。采用H630楔横轧机进行轧制实验验证了有限元模型的正确性。模拟与实验结果证明,轧件横截面失圆是楔横轧成形厚壁空心轴类件常见的质量问题;变形区金属沿轴向的流动受到未变形金属的阻碍,是造成不圆度在轧件的对称面上最大并沿轴向逐渐减小的原因。研究结果为确定楔横轧厚壁空心轴的工艺参数提供了理论依据。     

楔横轧多楔成形等直径轴类件内部疏松的理论与实验研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对楔横轧多楔成形等直径轴进行了数值模拟与分析。根据轧制过程中特征点的应力变化规律,确定了楔横轧多楔轧件内部容易发生疏松的位置是在靠近外楔起楔的中心区域,并分析了多楔轧件内部出现疏松的原因。通过轧制实验对轧件内部疏松进行了研究,实验结果和模拟结果吻合。研究结果为楔横轧多楔精密成形长轴类零件时减少轧件内部疏松提供了理论指导。     

基于挡楔的楔横轧工艺应力应变分析

对于端部轧制的楔横轧轧件,轧制结束时,轧件端部通常会出现较大凹心.为解决这个问题,采用在轧辊模具上对应轧件端部设置挡楔的方法.给出了挡楔参数的确定原则,通过有限元数值模拟,对基于挡楔的楔横轧轧制过程的应力应变进行了分析.结果表明:挡楔可有效挡住轧制过程中轧件上轴向流动比较快的表层金属,从而得到端部较平整的零件.     

工艺参数对楔横轧一次成形气门毛坯螺旋痕的影响

采用楔横轧工艺,在轧制过程中轧件的已轧表面经常产生带倾斜角螺旋状凹痕缺陷。为解决气门毛坯材料5Cr21Mn9Ni4N应用楔横轧轧制更易出现表面螺旋痕的问题,以DEFORM-3D 6.0软件为有限元模拟工具,对不同工艺参数下轧件跟踪点的应力场进行研究。在楔横轧H500轧机上进行不同工艺参数轧制实验,计算每个轧件螺旋度,并对其进行比较分析。由有限元模拟结果和实验结果得出,对轧件表面螺旋痕影响最大的是成形角,其次是斜楔尖部圆角,再其次是展宽角。工艺参数对表面螺旋痕影响规律是,随成形角的增大,表面螺旋痕先减小,后增大;随斜楔尖部圆角和展宽角的增大,表面螺旋痕减小。并得出,在其他参数已确定的情况下,成形角取28°、展宽角取8°40′、斜楔尖部圆角取10mm时,楔横轧轧制气门毛坯不容易形成表面螺旋痕。     

大断面收缩率一次楔入轧件心部缺陷的实验研究

为深入考察楔横轧大断面收缩率一次楔入轧件的心部质量状况,在H500轧机上进行了不同工艺条件下的轧制实验,得到了断面缩减率大于75%的一次楔成形时轧件心部不易产生宏观缺陷;揭示出各个工艺参数对轧件心部缺陷的影响规律;并发现成形角足影响心部质量的决定性因素,大成形角有减少缺陷产生的趋势.研究结果为进一步探索楔横轧的心部缺陷机理提供了依据.     

楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面缺陷形成条件分析

依据文献 [4]的模拟实验结果 ,拟定了楔横轧工艺成形阶梯轴类件时轧件表面出现表面缺陷 (蛇皮状或鱼鳞状缺陷 )时的金属流动速度场。以此为基础 ,并借助于上限原理和最小能量原理 ,获得了楔横轧成形阶梯轴时轧件表面缺陷形成的必要条件。同时 ,研究了表面缺陷产生与变形程度、摩擦因数及模具整形段相对长度的关系。从而为估测楔横轧成形阶梯轴类件时轧件表面是否会产生缺陷提供理论指导。     

楔横轧空心件壁厚变化规律实验研究

参照二次正交旋转组合设计试验法 ,对楔横轧空心件的壁厚变化规律 ,做了实验研究 ,得到具有较高参考价值的回归方程。依据实验结果和回归方程 ,对影响楔横轧空心件壁厚变化的主要因素做了分析讨论。     

楔横轧大断面收缩率一次楔成形轧件心部质量规律及原因

为确定楔横轧大断面收缩率一次楔成形工艺心部质量的加工界限,对大断面收缩率下轧件心部质量规律进行了深入探索。采用实轧实验方法得到轧件心部最大孔洞面积数据;对比常规断面收缩率下轧件心部最大缺陷尺寸数据,得到大断面收缩率一次楔成形轧件的心部质量规律;并利用有限元数值模拟方法对大断面收缩率与常规断面收缩率轧件心部应力、应变进行对比分析,找出规律的原因。所得规律为,大断面收缩率轧制轧件心部质量整体好于常规断面收缩率轧制,另揭示出其原因为,大断面收缩率轧制轧件金属瞬时轴向流动量大,杆部中心剩余金属少,可供缺陷发展的空间也较小;不利于轧件心部质量的应力应变作用的时间较短,与工艺时间相同时刻常规断面收缩率的应力应变最大值相差比例也较小,静水压力在整个轧制过程中有利于轧件心部质量。     

交变次数对楔横轧心部疏松的影响

应用ANSYS-DYNA有限元软件,对楔横轧轴类件进行轧制过程的模拟,以轧件1／2半径点的应力循环变化行为为基础,得到轧件中心截面的交变次数。选取了典型轧制实验模型与有限元分析结果做比较,得到交变次数对轧件心部疏松的影响规律,为深入研究楔横轧的疏松机理提供了依据。     

楔横轧大型轴类件轧制力规律研究

轧制力是楔横轧成形大型轴类件的重要技术参数之一。文章采用ANSYS/LS-DYNA3D有限元软件对大型轴类件的楔横轧成形进行数值模拟,分析轧制力随工艺参数和轧件直径变化的规律,通过轧制实验验证表明,有限元模拟具有良好的可靠性。该文对于楔横轧大型轴类件轧制力规律的研究结果,为设计大型楔横轧机确定力能参数,实现大型轴类零件的楔横轧经济化生产,提供了理论依据。     

轴向移动量程序化计算及工艺参数对轴向移动量的影响

本文在综合楔横轧轧制过程不同阶段轴向移动量计算规律的基础上,开发并编制出轴向移动量计算机源程序,并用该程序定量地分析了断面收缩率、展宽角、成形角和轧件直径工艺参数对其轴向移动量的影响规律,为楔横轧多楔模具优化设计与仿真提供高效的计算手段和重要的理论依据。     

带有锥台及沟槽钢芯温楔横轧成形分析

采用楔横轧工艺,用温轧轧制钢芯,并对其成形过程进行研究。根据零件的成形特点,采用UG软件设计楔横轧不同工艺参数需要的模具,采用Deform软件模拟成形过程,从中选出最佳的工艺参数,并分析该工艺参数下钢芯大弧体不同成形阶段径向截面等效应力、等效应变及轴向截面等效应力、等效应变,最后通过实验轧制出产品。结果表明:成形角、展宽角等工艺参数对轧件外形及心部质量有很大影响;采用合理的楔横轧工艺参数可以轧制出心部无缺陷的合格产品;轧件的等效应力及等效应变均存在一定的规律,且最大值均在合理的范围内。     

基于有限元法分析的楔横轧多楔轧制力能参数规律

多楔轧工艺适合轧制长轴类汽车零件,但其轧制力能参数变化规律复杂,至今无统一理论可循.本文采用作者编制的楔横轧多楔轧制命令流有限元程序,利用Ansys/Ls-Dyna有限元软件LS950求解器模块,对楔横轧多楔轧制过程进行有限元数值模拟,实验验证其误差在10%以下,在此基础上分析各种工艺参数对楔横轧多楔轧制力的影响,阐明楔横轧多楔轧制力的变化规律.研究结果对于轧制长轴类汽车零件轧机设计中合理确定轧制力、正确选择轧制工艺参数及孔型设计具有重要现实意义和应用价值.