楔横轧齿轮轴轴齿一体化成形机理研究

为实现齿轮轴短流程高效精确制造,本文创新了楔横轧齿轮轴一体化成形方法。在分析齿形塑性成形原理基础上,综合出加工模具的主要参数,得出了满足分齿条件的参数公式,设计出齿轮轴楔横轧模具;通过Deform软件对齿形模具进入加工过程的阶段进行了仿真,得到齿形模具于阶梯轴第1阶段展宽段进入加工成品质量最佳。在此基础上进行仿真,分析其应力场、应变场以及温度场,进而阐明齿轴一体化楔横轧成形机理。仿真与实验结果比较表明:误差在8.2%以下,验证了仿真结果的可靠性。本文研究结果为实现齿轴一体化精确短流程成形奠定了理论基础。

工艺参数对机匣冷态强力旋压力学行为影响规律研究

针对航空钣金机匣材料难于成形,且成形后的产品精度难以控制等问题,本文以高温合金GH3030为材料,在阐明钣金机匣冷态强旋成形回弹理论与载荷作用机制基础上,使用SIMUFACT.FORMING有限元软件,导入实验室之前所得到的GH3030的本构方程,在软件中建立了航空机匣锥形件冷态强旋的仿真模型,分析了旋轮间隙、旋轮进给比、芯模半锥角等旋压参数对钣金机匣冷态强旋成形回弹与载荷的影响规律;采用正交实验得到了各工艺参数对回弹角度影响的主次规律,并在此基础之上得到最优工艺参数组合;采用BBD(Box-Behnken design)响应曲面设计实验方法,得到旋压过程中最大成形力与旋压参数的量化回归模型,并对回归方程进行方差分析,计算回归方程的多元相关系数、可信度以及精确度。最终结果表明:所得到的模型的可信度和精准度较高;在最终实验结果与仿真结果中取点验证,发现误差在10%以内,因此,回归模型较为精准。最后,进行了旋压实验,对比分析了仿真结果与旋压实验实测结果的回弹角度,其平均误差在6.2%以内,验证了仿真结果及回归模型的可靠性。研究表明:仿真分析的回弹角度与实验测得回弹角度变化趋势几乎相同,并且误差较小,控制在12%以内,表明仿真分析的结果能够较准确地展现旋压件的回弹规律。本文的研究结果为实现高温合金钣金机匣锥形件冷强旋的精确成形提供了理论指导和技术支持。

铝合金后端盖压铸工艺优化及局部挤压设计

分析了铝合金后端盖铸件结构工艺性,根据压铸工艺经验公式设计了浇注系统。采用Flow-3D软件进行数值模拟,发现后端盖铸件悬置孔区域不能实现金属液顺序充填。根据数值模拟结果修改浇注系统设计并进行实际生产,铸件厚壁区域产生缩孔缺陷。针对厚壁区域设计局部挤压工艺,在其凝固过程中进行挤压补缩,消除了后端盖铸件悬置孔部位缩孔缺陷。

CoCrFeNiCu高熵合金涂层的激光熔覆制备及其组织和耐磨性能研究

采用同步送粉的方法在45号钢表面通过激光熔覆制备了CoCrFeNiCu高熵合金涂层,系统探究了激光功率对激光熔覆CoCrFeNiCu高熵合金涂层组织及耐磨性能的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、维氏硬度计、多功能摩擦磨损试验机,对不同功率下高熵合金涂层的组织、相组成结构、力学性能等进行了表征与测试.结果显示,在不同激光功率下,涂层的相结构只有FCC相,表明激光功率并未改变涂层的相组成结构.随着激光功率的增大,涂层顶部由枝晶向胞状晶转变,底部由柱状晶向胞状晶再向柱状晶转变,在1700W下涂层获得的晶粒较均匀致密;随着功率继续增大,晶粒有长大趋势;涂层的显微硬度先升高后降低,在1700W达到最高值202 HV0.2,在1700W下涂层的磨损体积仅有0.03856mm3,耐磨性达到最佳.

空心轴塑性成形技术应用进展及发展趋势

空心轴作为工业制造的核心组件之一,其高效、高精度成形对确保产品性能和提升生产效率至关重要。然而,传统自由锻和模锻在成形空心轴时存在材料利用率不高、成形精度不足及生产效率有限等问题,严重制约了空心轴的发展和应用。本文回顾了空心轴制造领域最新研究进展,剖析了当前存在的技术难题,并展望了新兴的成形技术及数字化、智能化技术在空心轴制造中的应用前景。总结了旋锻、挤压铸造、楔横轧和三辊斜轧等技术在提升空心轴制造效率与成形精度方面的应用和优势。旋锻通过旋转和锻造材料,有效提高材料利用率和产品性能;挤压铸造以高压将液态金属挤压入模具成形,实现了空心轴高精度成形和尺寸一致性;楔横轧通过模具带动坯料进行反向回转运动,金属同时发生径向压缩和轴向延伸变形,最终形成所需的阶梯轴类零件,提高了尺寸精度和生产效率;三辊斜轧技术则通过优化加载机制实现了局部加载下轴向高效连续塑性成形。未来,随着制造业向数字化和智能化方向发展,空心轴制造技术有望迎来更大的发展和突破。

基于S-N曲线的汽车波纹管位移循环载荷寿命研究

建立了汽车波纹管有限元模型,研究了位移循环载荷对汽车波纹管寿命的影响规律,探明了汽车波纹管不同结构参数与等效应力、应变和疲劳寿命之间的关系,并通过正交试验优化了波纹管结构参数。分析了疲劳失效后309S不锈钢汽车波纹管微观组织。结果表明:随着位移循环载荷增大,波纹管疲劳寿命降低,疲劳寿命有限元结果和试验结果误差小于8.8%。增大波高、波距、波宽及减小壁厚有利于提高波纹管疲劳寿命,通过正交试验优化,等效应力由670.5 MPa减小到582.3 MPa,疲劳寿命由80060次增加到241450次。在水涨成形阶段,由于冷变形产生了部分马氏体,位移循环载荷作用下波纹管断裂处硬度接近200 HV,波峰处有明显的裂纹,其内部存在疲劳特征。

工艺参数对汽车EGR管件三维弯曲成形质量的影响分析

为减少汽车废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)管件三维弯曲缺陷,提高成品率,本文建立了304不锈钢本构模型,采用数值仿真与实验相结合方法对模型成形参数中相对壁厚、相对半径对管材的最大主应变、最大壁厚减薄率等影响因素进行探索,分析相对壁厚、相对弯曲半径对管材弯曲过程中成形质量的影响.结果表明,管材在弯曲成形过程中,相对壁厚越小,相对弯曲半径越小,则管材越容易产生裂纹以及失稳起皱等缺陷;随着弯曲角度的增大,管材弯曲最大壁厚减薄率值的增大趋于平缓.对于易发生塑性变形的金属材料,其相对壁厚及相对弯曲半径的取值是否合适是减少其裂纹产生的关键因素.故研究结果可为获得高质量的管件提供理论支撑.

基于频域衰减系数的Al-Cu-Mg铝合金激光超声评价

本文采用激光超声无损检测技术对Al Cu Mg铝合金进行检测,通过变分模态分解法(Variational Modal Decomposition,VMD)提取了激光超声信号的频域衰减系数,并通过扫面电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验和显微硬度试验等实验方法对Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行检测,将激光超声频域衰减系数和Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行耦合。结果表明:衰减系数与析出相含量、平均晶粒尺寸力学性能均有一定的相关性,激光超声检测方法可以识别Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能变化趋势,这为Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能的非接触、快速无损评价提供了一个新方法。

GH4169高温合金锥形机匣旋压轮廓精度控制与研究

零件轮廓精度是旋压件成形质量评判标准之一.在Simufact有限元软件中进行GH4169高温合金锥形机匣的普通旋压仿真试验,观察到影响旋压件轮廓精度的常见缺陷:底部隆起、底部减薄、回弹.通过对照法对底部隆起进行尾顶块控制.采用单因素试验法探究成形过程中主要工艺参数(旋轮进给比、芯模转速、道次间距)对底部减薄和工件回弹量的影响规律,以最大底部减薄量和平均回弹角度为评价指标.结果表明:进给比对底部减薄影响最大,道次间距对回弹影响最大.综合对底部减薄和回弹的控制,针对试验件工艺参数应选择较大道次间距p=20mm,较小旋轮进给比f=0.8mm·r^(-1)或较大旋轮进给比f=1.6mm·r^(-1),较大的芯模转速n=500r·min^(-1).

航空发动机涡轮轴穿轧一体化成形工艺及其数值模拟与分析

为解决航空涡轮轴成形难、制造流程长、材料利用率低等问题,提出了一种穿轧一体化成形工艺,运用多辊系斜轧技术,在外表面加工上克服阶梯状大断面收缩率的制造难题,在内孔加工上实现由减材制造到等材制造的转变.采用Simufact有限元软件对镍基高温合金GH4169涡轮轴坯的成形过程进行数值模拟,分析其成形过程中轧件金属流动以及应力应变场、力能参数的变化规律,验证了新工艺的可行性.

GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形仿真及机理分析

为了有效控制壁厚渐变锥形旋压件的变形,实现该类钣金机匣零件的精确成形,通过实验方法建立了GH3030高温合金常温下真应力-真应变曲线方程。在此基础上,建立了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压有限元模型,采用有限元模拟和实验相结合的研究方法,对其强力旋压成形进行仿真,详细分析成形中的等效应力场、应变场的分布特征,获得其分布规律,阐明了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形机理;并通过锥筒凸缘平面度实验测试对仿真结果进行了验证。研究结果为控制壁厚渐变锥形回转件成形质量提供理论依据。

挤压式楔横轧小料头轧制的微观组织演变分析

针对目前楔横轧技术料头较大,导致材料利用率低的问题,创新性地提出了挤压式楔横轧工艺以实现小料头轧制。通过在DEFORM-3D有限元软件中建立42CrMo钢的动态再结晶模型,模拟分析了挤压式楔横轧的动态再结晶体积分数及奥氏体平均晶粒尺寸大小的分布规律。最后结合挤压式楔横轧轧制油泵轴试验及金相分析试验,验证了挤压式楔横轧小料头轧制的可行性。研究表明,挤压式楔横轧产生的料头体积相较于传统楔横轧产生的料头体积减小了75%左右,其材料利用率可以提高到95%左右,同时该轧制方法还可以细化晶粒,提高金属综合力学性能。

工艺参数对楔横轧多楔轧制成形机理影响分析

针对楔横轧多楔精密轧制长轴类零件中工艺参数的确定主要依靠经验、轧件缺陷 频繁发生的难题,采用自主开发的多楔命令流有限元程序对多楔轧制过程进行有限元数值 模拟,从理论上较详细分析成形角、展宽角和断面收缩率三个主要工艺参数对轧件内部等效 应力、应变和轴向位移的影响,得到其相应的变化规律,并对断面收缩率对轴向位移的影响 规律进行实验验证.

TC11钛合金单道选区激光熔化成形机理与工艺参数影响规律

为探明TC11钛合金选区激光熔化成形规律,以获得高质量TC11钛合金增材制造参数,本文基于离散单元法建立粒径呈高斯分布的粉末层,并将其通过UDF导入到Fluent软件,建立介观尺度下的选区激光熔化CFD模型,对不同工艺参数下的单道形貌缺陷以及熔池演变过程进行模拟,阐明TC11钛合金单道选区激光熔化成形机理,并结合实验验证仿真模型的准确性.结果表明:当能量密度较小时,部分粒径较大或较为集中的粉末无法吸收足够的能量后熔化,故易产生球化或单道不平直等缺陷;在相同线能量密度下,过高扫描速度也会导致缺陷形成,且实验和仿真误差在15%以内.研究结果可为提高TC11增材制造质量和工艺参数优化提供依据.

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。

工艺参数对楔横轧接触区表面应力的影响分析

为深入探明楔横轧接触区变形规律,实现零件楔横轧近终成形,采用有限元数值方法模拟楔横轧轧制过程,获得稳定轧制过程中的接触区的面力和位移,进而求出轧制接触区表面应力。在此基础上,较详细地分析了展宽角、成形角和断面收缩率三个主要工艺参数对接触区表面应力的影响规律,并对所建立的有限元计算模型进行了实验验证。研究结果对合理选择楔横轧工艺参数以及实现零件的精确成形具有重要的现实意义和应用价值。

楔横轧楔入段端面移动量规律

楔横轧多楔轧制是内楔和外楔同时对轧件进行径向压下、轴向延伸的塑性成形。随着交通运输业的飞速发展,火车轴、汽车半轴等长轴类零件的需求量与日俱增,采用楔横轧多楔工艺成形长轴类零件,具有显著节省辊面、减小设备体积、生产效率高、节材、降低成本等优点。为了充分发挥多楔显著节省辊面的优点,保持内外楔同时起楔,就必须要准确弄清楔入段移动量的变化规律。采用弹塑性有限形变有限元数值方法,根据实际工况模拟楔横轧轧制过程,分析楔入段移动量的变化规律,详细阐述各工艺参数对移动量的影响规律,并与试验测试结果进行比较,得到楔入段端面移动量的变化和影响规律。研究结果为楔横轧多楔同步轧制模具设计提供了重要的理论依据,进一步完善了楔横轧多楔轧制理论。

楔横轧非对称轴类件切向力影响规律

采用Ansys-Ls/Dyna有限元软件,对工艺参数对切向力的影响规律进行较系统研究,并通过轧制力和轧制力矩的实验测试,对本分析有限元模型进行实验验证,得到了工艺参数对楔横轧非对称轴类件的切向力影响规律,为楔横轧非对称轴类件的模具设计中合理选取工艺参数提供了理论依据。

楔横轧机刚度边界元有限元耦合新算法

针对楔横轧机工作机座和辊系结构复杂特点,开发了楔横轧机整体刚度的三维弹性多物体接触边界元有限元耦合新算法,更新已有材料力学、弹性力学及有限元法计算刚度的变形分离计算理论以及传统计算轧机刚度不包括辊系的做法,具有综合性强,接触型计算模型假设少,计算速度快和计算精度高等优点。

轴类件闭开联合轧制及其微观组织分布特征

为克服端部凹心较大致使材料利用率难以突破85%的瓶颈问题,本文开展了轴类件闭开联合轧制及其微观组织分布特征的研究。采用闭开联合楔横轧工艺成形轴类件,对轧件端部凹心长度的测量表明闭开联合楔横轧比传统开式楔横轧轴类件端部凹心减小了近77%,显著提高了材料利用率,并进行实验验证。采用有限元仿真和实验相结合的方法,对该工艺成形轴类件的微观组织分布进行系统研究。结果表明:该工艺成形可使轴类件动态再结晶百分数增大至100%、晶粒细化更完全,最小处的平均尺寸仅有5.06μm、微观组织均匀性好。研究结果为实现轴类件无料头轧制成形和提高服役寿命奠定基础。