工艺参数对动态流量控制法挤压弯管应力的影响

采用有限元模拟和实验研究了挤压钛合金弯曲管件.通过实验验证了工件的形状和尺寸精度,并通过有限元模拟分析了工艺参数对挤出过程中变形体的平均压应力分布情况和挤出弯管件的曲率半径的影响规律.结果表明:有限元模拟中,弯管件的曲率半径误差为6.03％,弯管直径误差为3.82％;在靠近定径带处,平均压应力呈非均匀分布;在焊合腔内,...     

钛合金面内弯曲板挤压成形的数值模拟与实验研究

通过有限元分析和实验研究了钛合金面内弯曲板挤压成形。实验验证了挤压力和工件的尺寸精度。分析了调控量对工件曲率半径的影响和速度分布。结果表明,面内弯曲板的曲率误差为0.86%,挤压力的峰值误差为10.49%;在模具结构中,工件曲率半径随调控量的增大而减小;在定径带处变形体呈非均匀性流动,工件的内外弧存在流速差是形成弯曲件的原因;在工作带横截面上,自内弧侧至外弧侧,流速呈线性增长,在焊合腔两端存在流动死区。     

双凸模差速挤压方形弯曲管件工艺过程有限元模拟

提出通过控制不同凸模的压下速度并调节挤压管件的弯曲曲率,实现弯曲管件一次性挤压成形的新方法。采用有限元法模拟了弯曲管件双凸模差速挤出过程,分析了双凸模挤压过程速度场分布、材料流动规律、挤压力、应力场和应变场的分布。     

方管铝型材自弯曲挤压工艺

提出一种方管自弯曲挤压新工艺,通过设计倾斜分流桥结构,使金属在型腔内产生不均匀流动,从而直接挤出弯曲方管型材。利用外部网格重构方法,实现金属在型腔内分流焊合过程的模拟分析,得到自弯曲挤压过程金属流动规律、等效应力应变场分布;研究分流桥倾斜角和挤压速度对方管型材自弯曲成形性的影响,并通过挤压实验制备出自弯曲方管。结果表明:自弯曲模具结构可挤出形状规则、曲率一致的弯曲方管件,型材应力应变分布均匀,随分流桥倾斜角或挤压速度的增加,型材曲率半径呈非线性递减,挤压后弯曲方管的上表面、侧面和下表面的晶粒均匀且为等轴晶,晶粒尺寸分别为64.3、61.7和58.3μm。     

镁合金及纯铝连续挤压流动均匀性对比研究

根据连续挤压扩展成形的特点,基于Deform-3D软件建立镁合金及纯铝的刚塑性有限元模型,进行连续挤压过程的数值模拟,分析挤压轮转速、产品宽度和金属流动通道长度对两种材料流动均匀性的影响程度。模拟结果表明:随着挤压轮转速的提高和产品宽度的增大,镁合金及纯铝在模具定径带处的流速均方差均增大,两种材料的增大速率相近,并且镁合金的流速均方差均大于纯铝的;在板材连续挤压扩展成形中,流动通道长度的改变导致纯铝在模具定径带处的流速均方差的变化幅度比镁合金大。     

0Cr18Ni9管材大曲率无芯弯曲横截面畸变研究

为了提高管材弯曲成形性及弯曲精度,基于ABAQUS有限元平台,建立了管材大曲率无芯弯曲有限元模型,模拟了管材大曲率无芯弯曲过程,研究了弯曲角、弯曲速度以及初始管材壁厚对管材大曲率无芯弯曲横截面椭圆畸变的影响,同时进行了相关实验验证。结果表明:模拟与实验结果吻合较好,各弯曲条件下二者误差均在一合理范围内,验证了有限元模型的可靠性;最大横截面短轴变化率随弯曲角度及弯曲速度的增大而增大,随管材初始壁厚减小而增大;弯曲角度及管材初始壁厚对最大横截面短轴变化率影响较大而弯曲速度对其影响相对较小;通过选择合适的弯曲工艺,可弯制出满足要求的大曲率弯管。     

挤压比对TiAl合金铸锭挤压过程的影响

采用有限元模拟方法研究了挤压比对TiAl合金挤压变形的影响。结果表明:TiAl合金在热挤压过程中,挤压载荷和时间的关系与其它合金有所不同,即挤压载荷达到峰值后并未明显地降低,而是在某一数值附近波动。这与合金具有较高的加工硬化率有关。增大挤压比有利于变形向棒材心部深入,挤压比超过7时,锭坯内径向流速分布不均匀,进一步增大挤压比,金属流动的不均匀性也增大。     

小半径薄壁管内胀推弯成形模拟与实验分析

通过拉弯、滚弯及数控弯曲等传统方法对Φ10 mm×1 mm、Φ20 mm×1 mm、Φ30 mm×1 mm三种规格管件进行弯曲加工实验。针对传统方法加工中出现的断裂、内侧壁厚增厚、外侧壁厚减薄、起皱和椭圆度差等问题设计了推弯模具,利用Deform软件建立了内胀推弯成形模型并进行仿真分析。在模拟过程中,对不同内压下的每一类型的管件采集数据绘制壁厚变化曲线,选取3条波动较小的曲线进行对比,最后确定模拟效果最好的内压值。依据模拟结果,通过实验对3种规格的弯管进行内胀推弯成形实验,结果表明,该方法很好地解决了小半径弯管内外壁厚度不均匀、起皱、断裂等问题。     

连续挤压前期变形规律的数值模拟

采用DEFORM-3D软件建立连续挤压模型,通过数值模拟分析连续挤压不同变形阶段的变形规律。结果表明,连续挤压变形过程中,坯料在挤压通道内的填充分布不均匀,靠近槽封块一侧填充较满,靠挤压轮一侧填充较差,这种差别在靠近堵头位置处更为明显。坯料流入定径带后不再发生塑性变形,从定径带流出的金属等效应变呈层状分布。     

弯模间隙对5A06管弯曲横截面畸变及壁厚变化的影响

通过对5A06管材的弯曲实验和不同弯模间隙下的有限元模拟发现：弯管横截面长、短轴变化率和外侧壁厚减薄均随弯曲模间隙的增大而增大,弯管内侧壁厚增厚随弯曲模间隙的增大而减小。采用弯模实际装配间隙进行建模,可获取与实际弯曲更为接近的仿真效果并提高计算精度。     

大径厚比不锈钢管小弯曲半径推弯成形缺陷影响因素研究

针对Φ60 mm×1 mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管进行推弯成形数值模拟和试验,研究了其1D弯曲半径推弯成形缺陷。讨论了管坯α坡口的大小、聚氨酯填块厚度和硬度、反推力大小以及润滑方式对推弯成形缺陷的影响。结果表明,α角增大,有利于弯管内侧材料的流动,减少弯管弯曲内侧起皱的风险;聚氨酯填块的厚度小、硬度不足,易引起弯管起皱与端口畸变;当反推力F_2增大到70 MPa时,弯管与模具间的摩擦力增大,管的弯曲内侧起皱;反推力F_2减小为20 MPa时,支撑弯管的内压不足,导致弯管失稳塌陷与端口畸变;对小弯曲半径管推弯成形采用差异化润滑,能抑制起皱和端口畸变。模拟结果与试验结果较为吻合。     

带长直管的小弯曲半径薄壁弯头推弯成形实验研究

带长直管的小弯曲半径(R=1D)薄壁弯头推弯成形极易产生成形不足、失稳起皱等缺陷。通过改变摩擦系数和成形内压两种工艺参数,研究带长直管的小弯曲半径弯头推弯成形。结果表明:管材内部压力的大小对弯头成形效果影响显著,压力太小会造成管材弯曲段产生失稳起皱的现象,压力太大则易造成弯管成形不足和弯管头部破裂等缺陷;管坯外壁与模具型腔摩擦力的大小对弯头成形亦有重要影响,摩擦力过大将阻碍管坯材料沿轴向的流动,降低弯头长度。实验采用聚氨酯填料作弹性介质,二硫化钼作润滑剂,内胀推弯成形带长直管的小弯曲半径薄壁弯头,其外侧壁厚减薄量控制在安全范围之内。     

小半径薄壁管材内胀推弯成形工艺分析及模具设计

对φ10 mm×1 mm、φ20 mm×1 mm和φ30 mm×1 mm等3种规格管件进行拉弯、滚弯以及数控弯曲工艺实验。结果表明,推弯加工成形工艺可以解决弯管内侧起皱、减薄以及椭圆度大的问题,弯管端部的收缩现象有所改善。     

铅的等径角挤压模拟实验分析研究

为了研究高温条件下难变形合金等径角挤压(ECAP)的变形状况,运用Deform软件数值模拟和物理模拟的方法研究了多道次ECAP铅挤压的金属流动过程。结果表明,采用压缩实验获得的材料本构关系可以有效地减小数值模拟误差;物理模拟挤压过程中模具通道内壁侧边的毛刺对材料的最大挤压载荷有很大的影响;在上1道次冲头堵塞通道时,下1道次的最大挤压载荷比上1道次大20%。     

半固态扩展挤压A2017合金过程中金属流动的有限元分析

应用有限元方法分析了半固态扩展挤压A2017合金过程中金属的流动规律.分析表明:从中心区域向两边侧壁,合金速度逐渐减少,有时在从中心向两边侧壁的中间区域出现涡流过渡区;不存在台阶θ时,涡流区θ较小;倾角越大,涡流区域越小,且死区较小;定径带出口越宽,出口流速越小,涡流区越小,死区也越小.设计无台阶且较小的倾角的扩展挤压模较为合理,在定径带断面的长向与宽向上,尺寸应尽量相等.     

Ti-55Al-3.5Cr合金弯管浇注过程模拟及其组织和力学性能

对添加TiB2与Ni的Ti-55Al-3.5Cr-2.5Nb-1.5Ni-0.5B合金弯管结构的浇注过程进行有限元仿真分析,并以仿真优化参数制备试样进行组织分析和力学性能测试。结果表明,弯管件充型时,金属液以底座→环形通道→弯管→所有通道的顺序实现管壁的充型,在弯管端部形成了沿内孔分布的缩孔,在底座与内孔附近区域存在缩孔。试生产结果表明,合金中形成了等轴状的片层组织、块状γ相、τ3相以及部分弯曲状的硼化物,在片层组织中还存在部分B2相。室温下合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为569MPa、612MPa、0.57%,试样断口平齐,表现为脆性解理断裂。     

管件弯曲过渡区研究及回弹控制

针对小直径厚壁管件,把成形部分沿长度方向划分为曲率过渡区和稳定区,利用有限元数值模拟分析了工艺参数(进给速度、弯曲速度和扭转速度)对管件过渡区曲率的影响,建立了管件弯曲角和稳定区曲率的关系。通过自主研发的空间管件数控弯曲设备,基于DMC2210运动控制卡,使用C++软件中MFC模块编写控制程序和操作界面进行加工试验,并验证了加工后的圆柱螺旋管件和空间变曲率管件的有效性。结果表明:管件加工误差在合理范围内,基本满足设计和使用要求。     

挤压轮转速对黄铜棒材连续挤压扩展成形的影响

针对黄铜棒材在连续挤压扩展成形中截面流动不均匀,易造成产品分层,影响产品质量等问题,研究了不同挤压轮转速对黄铜棒材连续挤压扩展成形的影响。模拟分析了不同挤压轮转速时的温度场、速度场和等效应变速率场分布情况,模拟结果表明:在定径带横截面处,随着挤压轮转速的提高,稳态下坯料的温度和等效应变速率最大值逐渐增大,中心与边缘速度差逐渐增大,产品成形不稳定。因此,适当地降低挤压轮转速有利于产品的稳定成形。通过连续挤压实验,验证了分层缺陷的存在,数值模拟结果与实验结果一致,证明了模拟结果的有效性。     

流速对碳钢弯管段流动加速腐蚀速率的影响

利用自行设计的流动加速腐蚀实验台和阵列电极技术研究了120℃下不同流速对20#碳钢弯管段流动加速腐蚀速率分布的影响。并基于流体动力学模拟分析了流体动力学参数与腐蚀速率之间的关联。结果表明：不同的流速下，最大腐蚀电流密度位于弯管外弯侧。随着流速的增大，流动加速腐蚀速率显著提高。此外，通过实验与模拟结果对比表明，径向局部速度分量可作为预测碳钢弯管段流动加速腐蚀速率大小的重要参数。基于最小二乘法拟合获得了径向局部速度分量与腐蚀速率间的经验公式。本研究可应用于火电、核电和化工等工业碳钢弯管运输管路的设计优化、运行监测和检修维护策略的制定。     

影响花键轴冷挤压弯曲变形的工艺参数优化

长轴类零件在冷挤压过程中易发生弯曲变形,针对凹模定径带误差,建立了有限元模型,研究了定径带相对长度、入模半角、坯料直径对弯曲变形的影响.模拟结果表明:适当增加定径带相对长度和入模半角,减小坯料直径均有助于减小定径带误差对弯曲变形的影响.工艺试验显示,改进后的工艺参数能有效降低花键轴的弯曲变形,提高成形质量,数值模拟结果对生产实际有较好的指导作用.