球头销辊式楔横轧球头成形规律研究

为了研究球头销辊式楔横轧球头的成形规律,利用Deform-3D有限元模拟和点追踪分析得到了球头金属流动和分配规律以及应力、应变曲线。结果表明,通过金属体积分配确定了球头在原始坯料的成形位置,得到了球头金属流动轨迹,其呈周期螺旋线式运动。球头轴向等效应力值先增大后减小最后趋于稳定。当金属在靠近球头成形时,应力值仍然会增加,而到最大值的时间也会延长。球头轴向等效应变值逐渐增大,直到轧制完成,等效应变值达到最大;靠近料头的金属应变速率激增,应变值增大。

工艺参数对楔横轧球头销球头成形质量的影响

为了研究球头销微观组织晶粒分布规律以及工艺参数对成形质量的影响,通过DEFORM-3D有限元分析软件建立了楔横轧球头销有限元模型,对球头销成形过程及微观组织变化进行了模拟。结果表明,随着展宽角β的增大,平均晶粒尺寸和最大间隙比先减小后增大,最大间隙比增大到9.25%后逐渐趋于稳定;随着成形角α和楔尖圆角r的增大,平均晶粒尺寸与最大间隙比均先减小后增大;随着轧制温度T的升高,平均晶粒尺寸和最大间隙比逐渐减小,而最大间隙比减小至2.33%后逐渐趋于稳定。通过正交试验设计得到主次影响顺序为:展宽角β、轧制温度T、成形角α和楔尖圆角r;最佳工艺参数组合为:展宽角β=11°、成形角α=29°、轧制温度T=1140℃、楔尖圆角r=9.5°。通过球头销轧制试验得到球头销轧件,测量了其成形尺寸与微观组织晶粒;通过试验与模拟对比,得到外形尺寸误差在5%以内,平均晶粒尺寸最大误差不超过15%,进一步验证了有限元模型的准确性。

工艺参数对楔横轧大断面多台阶轴拉细缩颈的影响

针对在大断面多台阶轴轧制过程中容易出现拉细缩颈的问题,以实际生产中的复杂大断面多台阶轴为研究对象,研究轧制工艺方案和轧件拉细缩颈缺陷。根据成形角α和展宽角β这两个工艺参数与金属流动速度的制约关系,采用有限元模拟和轧制实验相结合的方法,研究了两个工艺参数对轧件轧制应力和内部疏松程度的影响规律。通过寻找两个工艺参数对应的轧件轧制应力转折点和内部疏松转折点,最终界定了断面收缩率为81.22%时两个工艺参数的合理取值范围:成形角α为31°~32.4°、展宽角β为8.2°~9°。采用优化后的工艺参数进行轧制成形,缩短了模具设计周期。

15CrMoG耐热钢高温变形行为及Arrhenius本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对15CrMoG耐热钢进行了变形温度为1173.15~1473.15 K,应变速率为5~20 s^(-1)的高温压缩实验。实验数据表明,15CrMoG具有负的温度敏感性和正的应变速率敏感性,且再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而明显增加。通过线性拟合求解出Arrhenius本构模型的材料参数,建立了基于峰值应力的表征参数和物理基参数本构模型。表征参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99824,物理基参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99807。为进一步提升本构模型的适用性,建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型,实现了对整个应变范围内流动应力的预测。在整个应变范围内,对模型进行了误差分析,表征参数本构模型的最大相对误差为3.76%,物理基参数本构模型最大相对误差为6.04%。

楔横轧工艺常见缺陷及模具优化

楔横轧是一种轴类零件成形新技术,已经广泛用于汽车、工程机械、农机、电力金具、五金工具、电机及煤矿机械等领域。包括变速箱齿轮轴、发动机凸轮轴、转向球头销、油泵轴、五金工具制坯等,如图1所示,适合大批量的轴类件生产。

国家标准《钢质楔横轧件工艺编制原则》研制的必要性及技术概要

楔横轧作为轴类零件成形的先进技术,已被广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械和非行走机械等行业,并逐步被国外汽车界所接受。为了促进国内楔横轧行业规范发展,提升中国在国际上的话语权,参考相关专业的技术规范,结合国内楔横轧制造水平、技术能力、设备类型和生产现状,在大量理论研究和工程实际数据验证基础上,制定了钢质楔横轧件的工艺编制原则。该原则包括楔横轧的工艺流程、工艺参数确定(原材料性能参数、加热温度、加热时间、轧辊转速、热处理方式、表面质量参数)、设备选型、模具设计和质量控制等。最后将其在楔横轧件制造企业和楔横轧件使用企业进行了试点推广应用,收到较好的应用效果。

原材料、温度、导板对楔横轧产品质量的影响及工艺对策

20世纪60年代,前捷克斯洛伐克发明了楔横轧技术,并将该技术应用于轴类、五金工具的生产。1979年,北京科技大学胡正寰院士团队将楔横轧技术成功用于五金工具的生产,正式开启了工业化之路。经过40余年的发展,楔横轧工艺在轴类件精密成形,长杆类锻件制坯等方面取得了巨大的成功。

国内楔横轧技术现状与发展趋势

楔横轧是轴类零件成形的先进技术,具有高效、节材、洁净、低噪、近净成形等优点,已成为国际上竞相研发并积极采用的先进技术。介绍了国内楔横轧技术的发展现状,包括楔横轧技术推广应用情况、楔横轧关键技术研发进展,指出了我国楔横轧技术总体处于国际先进水平,某些方面处于国际领先地位。对于疏松、中空等突出的楔横轧工艺缺陷已得到有效控制,解决了一次楔成形最大断面收缩率不超过75%的难题,提高了轧齐曲线的设计精确度,解决了窄台阶内直角精确成形问题,表面螺旋痕得到改善或控制,提高了楔横轧产品精度及材料利用率。最后,指出了自动、快速换装模具,多楔同步轧制长轴,无人化、智能化等是楔横轧行业亟待解决的问题。

15CrMoG耐高温合金钢Johnson-Cook本构模型建立与精度分析

目的掌握不同条件下15CrMoG的高温流变规律。方法在变形温度为1173.15、1273.15、1373.15、1473.15K,应变速率为5、10、15、20s^(-1)条件下,对15CrMoG进行等温压缩实验。根据实验数据构建15CrMoG的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率强化参数C和温度敏感系数D进行分别修正和同时修正。将修正后的3种模型预测值与实验值进行线性拟合,分别得到各模型的相关系数。引入相对误差ARE函数,计算不同条件下各模型的平均误差,通过对比得到精度较高的模型。结果15CrMoG具有温度和应变速率敏感性,高温流变曲线整体呈现先上升后平稳的趋势。拟合取值的局限性导致未修正的本构模型的精度较差。在较低变形温度下,修正后的模型均具有良好的预测精度,在高变形温度下,修正温度敏感系数的模型具有更好的适应性。3种修正模型预测值与实验值的线性相关系数均在0.9以上,具有良好的相关性。在低变形温度下,3种模型的相对误差均较小;在高变形温度下,修正温度敏感系数的Johnson-Cook模型具有较高的预测精度,最大误差为4.75%。结论对Johnson-Cook进行修正可更准确地描述15CrMoG的高温变形行为,其中修正温度敏感系数模型的误差最小,为推荐本构模型。

楔横轧多台阶轴轧齐曲线优化研究

轧齐曲线是控制楔横轧轴件台阶平整的重要因素,目前的轧齐曲线公式,应用复杂、准确性差,实际生产需要多次修模调整。以实际生产中多台阶轴为研究对象,对其工艺方案和轧件螺旋状斜面缺陷进行分析,研究了轧齐曲线对轧件不同位置直角台阶的影响规律。根据体积平衡原理,建立在轧齐曲线作用下的模具楔形体积与其对应的轧件台阶体积的平衡关系。根据制件台阶轴端体积变化规律,利用各参数和条件建立了一次函数形式的轧齐曲线方程,采用有限元模拟和轧制实验相结合的方式对轧齐曲线进行了验证,研究结果减少了台阶轧齐修复次数,提高了轧齐数据的准确性。

楔横轧产品表面螺旋痕修复方案研究

楔横轧是一种回转类特种成形工艺,具有生产效率高、作业环境好、材料利用率高的优点,广泛应用到汽车、拖拉机、内燃机、工程机械等轴类零件毛坯生产中,尤其是对于中间轴的生产,有着锻造所不能比拟的优势。然而由于其径向压缩、轴向延伸的成形特点,导致了其特有的表面缺陷,其中螺旋痕就是最常见的一种,不但影响轧件的外观,而且过深的螺旋痕会造成产品报废。

楔横轧制导板粘料影响因素分析探究

在楔横轧机上下两个轧辊中间左右位置各设一块导板,用以控制轧件,防止轧件歪斜,保证轧制过程的稳定,并可有效地控制产品的尺寸精度,有利于精密楔横轧工艺的实现,见图1。但在楔横轧制过程中,由于冷导板和热轧件接触产生摩擦力,经常会使轧件的表面材料被刮下粘到导板工作面上,这部分材料有的会掉落,重新粘到工件上,在抛丸时自工件脱落,形成表面坑,见图2.而.粘到导板.上的材料不掉落时,会在工件表面形成划痕,见图3,这两种情况,轻者影响表面外观,重者造成产品报废。

楔横轧实际生产过程中划痕缺陷的研究

本文从楔横轧工艺的理论出发,结合实际生产研究了楔横轧件在生产过程中划痕缺陷的分类及具体产生原因,从模具磨损、到模具调整、再到导板调整,具体且详细的分析说明了其解决办法。不仅有效地解决了生产过程中的划痕缺陷,也拓宽了生产过程中处理表面缺陷的思路,对模具修理工作起到了很好的引导作用。

40Cr材质楔横轧件裂纹分析及解决措施

我公司40Cr材质的调质钢在楔横轧后发现了5~6根裂纹产品,与以往的齿轮钢楔横轧件因钢材或模具等原因产生的裂纹表现形式不同,该产品是安保件,其裂纹缺陷如果不解决,将会对车辆造成极大安全隐患。毛坯图见图1。

金属快速剪切连接工艺及成形力研究

剪切连接是无头轧制技术中的重要工艺,变形过程中存在剪切、挤压和镦粗。为掌握成形载荷的变化规律,基于上限法-基元矩形技术和多元回归分析建立了压下量为1倍板料厚度时的成形载荷预测模型,可进行任意刃口宽度和搭接量组合参数下的理论成形载荷求解。对剪切连接进行了工艺实验,分别得到了工艺参数对侧凸率、去头端厚度百分比和载荷值影响的主次顺序,及相对于各判定指标的最优方案。通过建立综合评价指标并进行极差分析得到了最优参数组合。将实验载荷与所建立的预测模型理论载荷进行了对比,两者数据相近,最大相对误差小于8%。该研究为中间坯高温固态剪切连接奠定了理论基础,对生产实践具有一定的指导作用。

一种轴齿一体件毛坯复合工艺探究

轴齿一体是将传统轴和齿轮结合成一体制造而成的,这种结构适用于需要大扭矩输出或空间复杂的场合,其具有更高的传动效率、更可靠的性能、更低的制造成本以及更广泛的应用领域。轴齿一体结构在各类机械设备中都得到广泛应用,例如汽车、铁路、飞机、矿山机械和起重机械等领域,特别是在汽车和航空领域,轴齿一体已经成为机械传动中不可或缺的组成部分。

球头销裂纹分析

球头销是汽车的安保件,关系到驾乘人员的生命安全,如有缺陷,尤其是裂纹缺陷,将严重影响汽车的安全状态,进而影响人的生命安全,因此严格控制球头销出现裂纹显得愈加重要。我公司生产的40Cr材质球头销楔横轧件,毛坯图如图1所示,外委调质时发现批量裂纹,更换调质厂家仍有批量裂纹出现(图2),经过大量分析验证,找到了裂纹原因。