基于数值模拟的大型厚壁锥环成形工艺优化

为了实现某大型厚壁锥环锻件的整体成形,采用热模拟试验研究了锥环材料的热变形行为,建立了材料的高温本构方程。以此方程作为材料模型,对锥环的塑性成形过程进行了数值模拟,优化了制坯工艺参数。数值模拟结果表明,综合优化后的坯料可以实现一次成形锥环锻件,显著提高成形质量和生产效率。该研究对提高大型厚壁锥环锻件的生产具有重要指导意义。     

汽轮机叶片材料高温变形行为及模锻参数优化

采用试验与数值模拟相结合的方法对300MW汽轮机某级动叶片材料高温变形行为及模锻参数优化进行了研究。对1Cr12Ni2W1Mo1V合金进行的高温热模拟试验表明,该材料高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系。建立了该材料的高温本构方程,充实了不锈钢的高温材料性能库;应用所建立的材料本构方程,对叶片模锻过程进行了数值模拟,正交模拟试验的结果表明,模具飞边槽桥部宽度b对模锻成形质量影响最大,依次为坯料大头过渡圆角半径r1、模具飞边槽桥部高度h和坯料小头过渡圆角半径r2;生产中采用优化的叶片尺寸及模具结构参数,使材料利用率提高了6.43%,锻打次数减少了2次,终锻件的尺寸精度有了大幅度提高。     

一种锻造斗齿用低合金耐磨钢热变形行为

为研究一种锻造斗齿用新型低合金耐磨钢高温热变形行为,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对其试样进行等温压缩试验,获取在变形温度为1173~1473 K、应变速率为0.01~10 s-1下的真应力-真应变曲线,对高温流动应力特征进行研究,分析了高温热变形行为的物理本质,拟合计算材料本构方程中的参数值,为斗齿锻造成形工艺的数值模拟提供材料性能数据。研究结果表明:热变形温度区间内,当应变速率一定时,该材料的流动应力随着变形温度的升高而减小;当变形温度一定时,该材料的流动应力随着应变速率的增大而增大;本构方程能够比较精确地描述材料在热变形过程中的流动应力,预测值与实验值的平均相对误差为2.29%,最大仅为5.37%。     

数值模拟技术在火车轮热成形工艺设计中的应用

通过采用体积成形有限元模拟软件DEFORM-3D对火车轮热成形的镦粗、预成形、压弯工艺进行有限元数值模拟与分析,阐述了DEFORM-3D数值模拟技术在火车轮热成形工艺设计中对确定最佳镦粗高度、轮坯轧制变形量、选用合理镦粗模具、预测压弯成形变形最大部位、分析车轮缺陷与坯料缺陷之间的关系等方面的有效应用.这对车轮热成形工艺的合理设计、提升车轮成形质量控制水平、提高生产效率、减低生产成本都具有重要的意义.     

汽轮机导叶片多向模锻制坯工艺技术研究

对汽轮机导叶片的制坯工艺进行了对比分析。自由锻制坯存在一致性差、表面棱角多、微裂纹等缺陷;锤上模锻制坯成形质量较好,但材料利用率较低、生产成本较高;多向模锻制坯成形质量最优、材料利用率最高。为深入研究多向模锻制坯工艺技术,本文运用数值模拟技术直观分析多向模锻制坯工艺过程,坯料与模具温度场、应力场、受力变化等。通过模拟分析预测生产中存在的问题,从而采取相应措施预防缺陷的产生,提高产品质量。经生产试验证明多向模锻制坯工艺技术极大提高了制坯质量和生产效率,解决了传统自由锻开坯方式存在的问题。     

汽轮机叶片锻坯优化设计

分析了汽轮机叶片锻坯设计所存在的问题:锻件飞边不均匀、试锻次数多等缺点;介绍了汽轮机叶片锻坯优化设计方法、步骤及其关键技术;借助于有限元正向模拟的方法,通过对叶片模锻成形模拟分析,得到了较为合理的叶片锻坯形状与尺寸.以RL1016叶片锻坯设计为例,进一步阐述了采用合理的经验参数初步设计汽轮机叶片锻坯,应用有限元数值模拟进行检验,经生产实践证明是可行的.这种设计方法提高了材料利用率,减少了试验次数,甚至可取消试锻,对于形状类似锻件的工艺设计有参考价值.     

H65黄铜合金热变形流变应力特征研究

为实现H65黄铜合金连续挤压的数值模拟和合理制定其热成形工艺参数,采用Gleeble-1500热模拟实验机对该材料在热变形条件下的流变应力特征进行了研究。结果表明,在实验范围内,H65黄铜合金热压缩变形时发生明显的动态再结晶;用Arrhenius方程的指数形式能较好地描述H65黄铜合金高温变形时的流变应力行为;分区间求得热变形激活能Q,并分段建立了H65黄铜合金的本构方程。     

高温合金盘热成形工艺多尺度数值模拟及验证

为了系统全面地研究高温合金盘的热成形过程，通过建立高温合金宏微观材料模型，设置热成形工艺参数和边界条件，构建了GH2132高温合金盘宏微观多尺度有限元模型。通过对高温合金盘热成形过程进行数值模拟，研究了高温合金盘热成形工艺过程中的宏观变形和微观组织演变行为，分析了高温合金盘热成形后的宏观变形状态和微观组织分布情况。通过进行高温合金盘热成形物理试验对数值模拟结果进行了验证。结果表明，通过数值模拟能够精确预测高温合金盘热成形工艺过程中的宏观变形和微观组织演变。     

中压转子用钢Cr12高温变形动态软化研究

通过TMTS热模拟试验机对中压转子材料Cr12合金钢进行了实验,研究了Cr12合金钢在温度900～1150℃、变形速度0.001～10 s-1变形条件下的高温变形行为.建立了该钢的热变形方程和发生动态再结晶的临界条件,为有限元数值模拟该钢的热成形过程提供了基本数据,也为热成形力学参数和加热温度的合理确定提供了科学依据.     

辋板距大差异车轮热成形工艺研究

介绍了辋板距大差异车轮的结构特点,对该类车轮采用的锻压-轧制热成形技术进行研究。利用数值模拟软件,模拟车轮的预成形锻压过程,验证了金属分流面的存在。分析表明,采用流动半径数值可以优化设计压痕模;针对车轮锻压成形工步分析发现,成形坯轮缘形状是成形坯模具设计的关键依据;通过分析车轮的轧制变形,得出辐板辊设计原则。该方法较好地解决了具有辋板距大差异特点的车轮热成形工艺设计问题,生产实践证明,该产品的热成形合格率达到98%。     

B50A789第1级静子叶片裂纹缺陷分析

采用B50A789材料制备的压气机叶片产生的缺陷,主要是由于原材料内部夹杂、局部偏析、组织粗大,带状偏析和折叠引起的。本研究采用金相和能谱分析方法研究了锻造压气机叶片表面裂纹的形成机理,并对其锻造裂纹的形成过程进行有限元模拟。结果表明:结合低倍及高倍形貌特征,可以得出叶片缺陷为锻造加工过程产生的折叠裂纹;通过有限元模拟分析认为锻造叶片表面裂纹是源于锻件在制坯过程中,在连接杆与安装圆盘的转接处形成啃伤台阶,导致终锻结束时在叶身形成折叠裂纹缺陷。同时通过对试验过程中锻造工艺调整,采用分料卡子对过渡区分料或进行打磨来保证转角半径圆滑过渡,可有效避免叶片表面折叠和裂纹缺陷的形成。     

超临界机组用中压模锻动叶片成形技术研究

通过对超临界机组用中压模锻动叶片进行结构分析、模具设计、荒坯设计、数值模拟及试生产,验证了叶片毛坯设计、模具设计制造满足相关标准要求,确保了该项目配套生产.     

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。     

高速磁浮车辆摇枕锻件优化的数值模拟与实验研究

高速磁浮车辆的摇枕形状复杂,在列车高速运行(500km.h-1)中承受强烈的振动和交变载荷,若坯料设计不合理,在锻造过程中经常会产生缺料、折叠等缺陷。本文提出利用计算机仿真优化坯料形状的方法,通过De-form-3D软件对摇枕锻造过程进行数值模拟。再对模拟结果反复分析,克服了由于金属流动不合理而产生的缺陷。逐步优化坯料的形状,并结合数值模拟中出现的体积损失等问题,进行实验对比,最终成形出合格锻件。锻件计算结果与实验基本一致,该方法可用于复杂锻件预制坯料的优化设计。     

枝芽类控制臂成形工艺研究

针对枝芽类控制臂自由锻制坯一模锻工艺材料利用率及生产效率低、锻件充不满等缺点,提出辊锻制坯、模锻成形的工艺方案。通过对辊锻各道次尺寸参数设计,建立三维几何模型,运用Deform软件对其成形过程进行数值模拟,分析其辊锻制坯及模锻成形过程速度场、成形载荷、等效应力场和等效应变场等变化规律。结果表明：枝芽类控制臂辊锻制坯、模锻成形的工艺能获得成形质量良好的锻件,并提高了材料利用率及生产率。     

航空叶片精锻模具设计与数控加工

叶片是航空发动机的重要组成零件,由于其叶面形状多为复杂的空间曲面,要求它具备良好的力学性能,并且有较高的表面质量和尺寸精度。为了解决叶片难以制造加工的问题,以某航空发动机叶片为例,对其锻件进行工艺分析,采用无余量精密锻造工艺加工叶片。利用UG软件完成叶片三维模型设计;利用Mold Wizard模块完成叶片模具设计;利用UG_CAM模块完成叶片模具的数控加工。对加工工艺参数及走刀轨迹进行优化后,经UG软件仿真及后处理生成合理的刀路轨迹,制作出合格的叶片模具。生产实践证明:用该模具锻造的叶片质量良好、生产效率较高,适合大批量生产。     

低压导叶锻造及热处理工艺探讨

对某汽轮机组低压隔板导叶片X5CrMoAl12材料的锻造及热处理工艺进行了研究,提出该叶片的始锻温度为1 000℃,终锻温度为850℃。热处理工艺参数为960～990℃淬火,670℃×6 h回火。为指导低压导叶片毛坯生产提供了技术支持。     

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.