航发轴承套圈电磁辅助轧制成形残余应力和组织演变

8Cr4Mo4V轴承钢被广泛应用于航空发动机主轴轴承,其热轧成形过程中易出现晶粒粗大等缺陷,导致强韧性不足。冷轧成形可实现晶粒细化,提高轴承钢的综合力学性能,具有巨大应用潜力,但8Cr4Mo4V轴承钢的碳含量和合金含量较高,冷轧过程中易产生微纳损伤和应力集中等缺陷。提出了电磁能场辅助轴承钢冷轧成形的创新技术思路,研究电磁辅助轧制对8Cr4Mo4V轴承钢残余应力和组织演变的影响。结果表明,电磁辅助轧制可调控轴承钢位错密度,减少碳化物与相界处的位错缠结,使残余应力均匀化并提高拉伸性能,实现8Cr4Mo4V轴承钢细晶低损伤成形。

6061铝合金自润滑热锻条件下工件和模具摩擦磨损特性

基于热锻条件,使用销-盘摩擦设备对6061热锻铝合金和H13钢基自润滑模具材料进行了高温对磨实验,通过电子探针和能谱仪分析了不同工况下工件和模具的磨损机理。结果表明,随着载荷的增加,工件和模具之间的摩擦因数与磨损率先降低后升高;随着转速的增加,工件和模具之间的摩擦因数增大,磨损率呈倍数增加;当载荷为12 N、转速为100 r·min^(-1)时,工件和模具之间的摩擦因数最小,其值为0.416,磨损率仅为24.591 mm 3·N^(-1)·m^(-1);随着转速和载荷的增加,工件和模具之间的粘着磨损加重并且逐渐出现磨粒磨损和氧化磨损。

内凸台截面风电轴承套圈锻件芯辊双工位近净轧制工艺

针对内凸台截面风电轴承套圈锻件近净轧制成形难题,通过数值模拟方法研究了采用异形芯辊轧制方案的成形效果,发现轧制比较大的套圈成形过程中台阶宽度在轧制前期能够达到尺寸要求,但在台阶完全填充之后其与芯辊的贴合效果慢慢变差,且在套圈上端面附近容易出现折叠缺陷及爬辊现象;结合该内凸台截面套圈尺寸特点,提出采用芯辊双工位近净轧制成形方案,并对双工位环坯尺寸进行优化设计;根据模拟结果开展了轧制试验,成功轧制出合格的内凸台截面轴承套圈锻件。

L形截面风电偏航轴承锻件近净轧制工艺数值模拟与优化

为解决L形截面风电偏航轴承锻件近净轧制受力与变形不均匀,台阶径向宽度较大而轴向深度较浅,成形困难等问题,通过数值模拟和异形芯辊轧制试验对锻件成形效果进行分析,发现成形过程中坯料台阶高度方向的金属填充不满,金属存在折叠堆积的情况,修改锻件及坯料的尺寸后仍难以完全改善成形效果,因此提出异形锥辊近净轧制成形方案,通过试验验证了该方案的可行性,并分析了坯料尺寸对成形效果的影响,结果表明增大坯料的壁厚有利于改善锻件的最终成形效果。

电冲击处理对316不锈钢构筑成形的影响

在高温变形调控界面愈合的基础上引入电冲击处理来促进构筑界面愈合,通过对316不锈钢构筑坯料热变形前和热变形间隙分别进行电冲击处理实验,揭示了电冲击处理对316不锈钢材料构筑界面几何形貌和微观组织的影响规律。结果表明,相比于未使用电冲击处理的试样,经过电冲击处理后试样的构筑界面愈合效果有一定程度的提升。在热变形前进行电冲击处理能够使界面产生预连接,促进构筑界面的热变形愈合。在热变形间隙进行电冲击处理同样能促进构筑界面愈合,但其促进界面愈合效果弱于热变形前进行电冲击处理。

6063-O铝合金Y型形管接头电磁成形

基于逆向识别结合平板电磁翻边实验建立6063-O铝合金的Johnson-Cook本构和失效判据,对比分析Y型管分离工序电磁翻边与电磁冲孔翻边复合成形两种方式下的电磁力分布、成形过程及变形特征,表明复合成形能成形出更高的支管并提高成形效率,更为有效地改善壁厚周向分布。在此基础上,进行电磁冲孔翻边复合成形实验,获得成形质量良好的Y型接头,探讨放电电压及管坯厚度对支管成形高度、端部壁厚以及贴模间隙的影响,分析成形支管轴向壁厚分布特征与典型缺陷。

电磁冲击对TC11钛合金叶片疲劳性能的影响

本文研究了电磁冲击作用对TC11钛合金叶片振动疲劳极限的影响,对电磁冲击前后钛合金叶片进行了残余应力测试和显微硬度测试,利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对叶片材料显微组织进行了表征,并结合有限元分析,探讨了电磁冲击对TC11钛合金叶片疲劳性能影响机理。结果表明,当电流密度为270 A/mm^(2)时,经电磁冲击处理后叶片振动疲劳极限提升幅度约为36.6%,同时叶片失效裂纹深度及位置发生改变。电磁冲击处理过程中叶片整体温升极小,电极与试样接触处最大瞬时温度仅约60℃。叶片显微组织未见明显变化,叶片表层残余压应力及叶片内部平均显微硬度随电流密度的增大而增大,叶片内部显微硬度分布发生改变。分析认为,电磁脉冲能量能够对叶片材料产生微振动效应,调整叶片整体残余应力分布,修复微观损伤缺陷,达到提升叶片疲劳性能的目的。

面向大型环件径轴向稳定高效轧制的变形过程规划方法研究

针对大型环件径轴向轧制成形过程规划问题,根据成形锻件和环坯的尺寸特征,提出了一种轧制变形路径规划的理论模型,确定了关键参数对理论模型的线型及其曲率变化的影响规律和选取方法;建立了芯辊进给速度数学模型,考虑环件径向轧制孔型的锻透和咬入条件以及环件外径扩大速度,确定了相关参数的合理范围,结合轧制变形路径和芯辊径向进给速度,得到上锥辊的轴向进给速度;针对典型截面环件轧制变形过程进行规划,借助ABAQUS软件建立了大型环件径轴向轧制热力耦合三维有限元模型,并按照所规划的过程进行了仿真,仿真结果表明,该规划方法可以保证环件轧制过程顺利稳定进行,并通过实验进行了验证。

X射线荧光光谱法测定间苯二胺中的总氯

为有效监控间苯二胺生产过程中的杂质氯,建立一种借助X射线荧光光谱法快速、无损地测定间苯二胺中总氯的方法。在30~1 051 mg/kg区间内,氯强度值与其对应含量呈线性,相关系数大于0.999。准确度结果显示,在20、100、800 mg/kg 3种含量梯度下,各加标回收率均大于90%。精密度结果显示,相对标准偏差小于1.0%,重复性较好。最后经4批次实际间苯二胺样品测试,验证了该方法的实际可操作性。

环件轧制三维有限元模拟中质量缩放方法的运用

阐述了环件轧制三维有限元模拟中运用质量缩放方法的意义及其理论依据,并对显式动力学有限元模拟中各种质量缩放方法进行了分类,给出了环件轧制模拟中质量缩放方法的选取原则。最后基于ABAQUS/EXPLIC-IT操作平台,建立了铅环件的环件轧制三维有限元模型,通过具体模拟及分析比较计算结果对选取原则进行了验证,从而总结出了适合于环件轧制模拟的有效的质量缩放方法。

304不锈钢大型环件细晶轧制实验

304不锈钢大型环件在核电、石油化工等领域有着广泛应用。作为一种高合金钢材料,304不锈钢热变形温度范围窄、变形抗力大,采用常规环件轧制工艺生产此类大型环件,常出现粗晶现象,导致探伤不合格,产品废品率高。文章以某核电用304不锈钢大型环件为对象,对其细晶轧制方法进行实验研究,通过综合分析304不锈钢材料高温变形特性和轧制过程中的热、力变化规律,在常规轧制工艺基础上,对制坯工艺和轧制过程控制进行了优化,基于优化的工艺,通过轧制实验成功获得了晶粒细小,且满足要求的轧制环件。研究结果为304不锈钢大型环件生产提供了一种有效的轧制工艺方法,并为高合金钢大型环件轧制生产工艺设计提供指导。

大型风电轴承套圈滚道轧制数值模拟与实验

风电轴承是风电装备的关键零件,而套圈作为轴承的核心组件,对轴承服役寿命以及主机运行可靠性至关重要。环件径轴向轧制是制造各种大型无缝轴承套圈、回转支承、法兰环件的先进回转塑性成形工艺。目前,风电装备中应用的各种球轴承,其套圈滚道均是通过切削加工成形,材料浪费多,加工效率低,且滚道金属流线分布差,削弱了套圈的力学性能。文章以典型的大型双滚道风电轴承套圈为对象,开展其滚道轧制成形数值模拟和实验研究。通过环件轧制工艺理论分析,提出了主要工艺参数设计方法;建立套圈径轴向轧制热力耦合有限元模型,通过模拟分析,对轧制进给规程进行优化;根据模拟结果,开展了轧制实验,成功轧制成形出合格的双滚道轴承套圈。该文研究实现了大型风电轴承套圈滚道直接轧制成形,为风电以及其他领域用大型轴承套圈、回转支承环件节能节材的先进制造,提供了有效的工艺理论指导。

小孔深槽环件三辊横轧径向宽展行为的有限元分析(英文)

为了更好地理解径向宽展行为并提出有效的控制方法,利用ABAQUS\Explicit开展深槽小孔环件三辊横轧径向宽展行为的有限元分析,研究三辊横轧过程中径向宽展演化和分布规律、以及4个关键成形参数对径向宽展行为的影响规律。结果表明:三辊横轧中环件内表面中心区域径向宽展先增加后减小,上、下区域一直增加;三辊横轧后径向宽展关于轴向中心呈对称分布,从上、下区域至中心区域逐渐减小;较大的进给速度或较小的转速会导致较大的平均宽展和内表面不平整度;较大的摩擦系数或较小的环件初始温度会导致较小的平均宽展和较大的内表面不平整度。该结果能够为深槽小孔环件三辊横轧径向宽展控制和合理的参数设计提供科学依据。

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。

42CrMo环件锻轧成形-余热淬火全过程晶粒演化数值模拟与实验研究

提出采用锻轧成形-余热淬火工艺实现40CrMo环件短流程低能耗绿色制造,其中组织性能调控是关键问题。通过模拟与实验研究了42CrMo环件下料-制坯-热轧-余热淬火全过程中的晶粒演化规律。基于Abaqus有限元分析软件建立了42CrMo环件从下料到余热淬火的宏微观耦合三维有限元模型,发现余热淬火后的环件平均晶粒尺寸分布与实验结果吻合较好。研究了环件成形全过程中的晶粒演化规律和温度分布对平均晶粒尺寸的影响规律、余热淬火过程中平均晶粒尺寸的变化以及轧制时间及下料温度对平均晶粒尺寸的影响规律。结果表明:在余热淬火过程中,环件心部的晶粒粗化现象较为明显,表面不明显。降低下料温度和增加轧制时间可以减小环件心部温度,使心部晶粒粗化程度降低,进而改善表层和心部晶粒尺寸的差异。

“材料加工数值模拟”中的轴承套圈冷轧建模模仿教学案例解析

随着计算机科学发展,数值模拟法在材料加工学科的应用日益广泛。本文以轴承套圈的冷轧成形建模为教学案例,阐述了数值模拟技术在《材料加工数值模拟》课程教学中的应用。该模仿教学模式不仅使学生学会了一门实用软件,还帮助学生对材料加工工艺有了更深刻的认识,大大提高了教学质量。

锥齿轮精密冷摆辗成形在“材料成型数值模拟”课程教学中的应用

有限元数值模拟技术作为一种高效低成本的分析手段,被广泛应用于各工程领域,也是工科院校面向本科生开设的专业课之一。本文以锥齿轮精密冷摆辗成形有限元模拟为例,介绍了DEFORM-3D软件在"材料成型数值模拟"课程教学中的具体应用,使学生掌握了关键建模技术和数值分析方法,提高了解决实际工程问题的能力。

大型环件的径轴向轧制工艺模拟和研究

研究了大型环件的径轴向轧制工艺。利用有限元模拟试验对具体的大型环件产品进行模拟轧制,通过对不同的毛坯和不同的工艺参数的选取进行试验和分析,找出了毛坯设计及工艺参数选取与控制的基本方法和规律,揭示了大型环件径轴向轧制过程的变形规律和机理,分析了轧制过程中产生的问题和缺陷的实质,为实际的工业生产提供了依据。

环件冷辗扩中单辊随动导向运动规律研究

根据立式单导向辊随动导向冷辗环机的实际工况,建立了矩形截面环件和深沟球截面环件冷辗扩的运动学模型,分析两种环件的直径变化规律,研究了一定辗扩工艺条件下导向辊的运动规律。建立根据冷辗扩工艺来确定导向辊运动的一整套设计方法,并用MATLAB编写求解程序以求解所有的设计参数。精确地控制导向辊的运动规律有利于提高环件冷辗扩的精度。研究结果为冷辗环机的设计制造提供了依据。

环件冷辗扩芯辊进给速度规范设计

针对环件冷辗扩的特点,结合环件冷辗扩机的工作原理,提出了四种不同的芯辊进给速度设计规范。以矩形截面为分析对象,根据进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和随动导向辊圆心的旋转速度为常数这四种控制条件,提出了芯辊进给速度设计方法,推导出了直径的增长规律。根据试验数据,以Abaqus为平台,模拟了四种进给速度规范下的辗扩过程,分析了冷辗扩力和环件成形的圆度变化规律。总结了四种设计方案的优缺点,提出了在不同辗扩阶段采用不同的进给规范的设计思路,以期能为环件冷辗扩的工艺和控制设计提供新的理论依据。