压合衬套冷挤压强化的残余应力的数值模拟

孔用衬套冷挤压强化的残余应力分布对实现优异的挤压效果起到重要的作用,而被挤压件材料和挤压量对挤压残余应力分布的影响显著。根据非线性接触摩擦理论,建立了基于压合衬套冷挤压强化的三维有限元模型,模拟获得了TB6钛合金、7050铝合金及TC4钛合金材料耳片孔强化的切向残余应力分布情况,并通过残余应力检测实验验证了有限元模拟的有效性;同时,研究了挤压量对耳片孔冷挤压强化残余应力状态的影响,揭示了切向残余应力沿着挤入面、中间面、挤出面以及衬套厚度方向的分布规律。研究结果表明:冷挤压孔强化后的残余应力在沿孔壁厚度方向上分布不均匀,切向残余压应力在中间面的分布区域最广;增大挤压量可以在一定程度上扩大压应力的分布范围,且能够提高区域压应力数值,但是也会引入部分拉应力,易产生褶皱现象;在相同的挤压条件下,TB6钛合金耳片冷挤压后所产生的切向残余压应力在应力数值和分布区域上都具有明显的优势。

镍基高温合金深小孔的旋转冷挤压强化工艺优化

采用多级凸包硬质合金挤压工具对镍基高温合金平板中的深小孔进行旋转冷挤压及无旋转冷挤压(主轴转速为0)试验,研究了挤压率(2.4%,3.0%,3.6%)与主轴转速(0,66,200 r·min^(-1))对孔壁表面完整性及试样疲劳寿命的影响,确定了旋转冷挤压优化工艺。结果表明:与无旋转冷挤压强化工艺相比,旋转冷挤压强化后孔壁表面微裂纹较少,随着主轴转速的增加,微裂纹增多,表面粗糙增大,且相同主轴转速下,挤压率越大,粗糙度越小,表面硬度越高,残余压应力和压应力层厚度越大。优化旋转冷挤压工艺参数为主轴转速66 r·min^(-1)、挤压率3.0%,该工艺下的孔壁表面微裂纹少,塑性变形层较厚(约30μm),表层硬度提升(硬度峰值为515 HV),表面粗糙度较低(Ra为0.298μm),沿深度方向形成了厚度约为450μm、应力峰值为498 MPa的周向残余压应力层;在优化工艺下孔强化后试样的疲劳寿命约为未强化试样的6.6倍,疲劳裂纹源由孔壁表面向内部偏移了约45μm。

基于DEFORM-3D的齿轮冷挤压模具铣削工艺研究

汽车差速器齿轮冷挤压成形技术的关键是冷挤压模具的设计与制造。齿轮冷挤压模具设计已得到较为广泛的研究,但制造方面较少被提及。针对冷挤压模具制造现状,提出一种高速铣削加工方案。为解决模具铣削中材料硬度高、刀具磨损和让刀量大等问题,基于DEFORM-3D仿真软件,设计单因素仿真试验进行对比分析,合理分配加工余量,并优选出切削力较小、刀具磨损程度低的切削用量。该方法为研究冷挤压类模具加工工艺提供了思路。

TC4钛合金飞机结构件开缝衬套冷挤压技术的探索

现代飞机机体上有百万颗连接件,连接件之间所对应的连接孔在运行过程中会产生疲劳。大量试验数据显示,飞机机体损伤中,绝大部分都来自机械连接处。开缝衬套冷挤压增强钻孔工艺主要应用于飞机制造、维修等行业,主要用于改善航空结构孔的疲劳寿命。通过仿真分析,研究开缝衬套冷挤压增强孔残余应力分布情况和疲劳寿命。采用有限元模型、分析、测试,确定开缝衬套冷挤压增强工艺中的TC4钛合金相对挤压率为6%和8%左右,疲劳寿命增益效应显著。

冷挤压孔疲劳性能增益分析

本文研究了孔冷挤压工艺和疲劳影响机理,建立了冷挤压强化的有限元模型,分析了冷挤压疲劳寿命的增益,冷挤压工艺显著改变了孔边的疲劳寿命,疲劳寿命增益随着挤压量的变化而变化。进一步研究了不同挤压量(分别为1%、2%、3%和3.9%)对疲劳寿命增益的影响。本文提出了一种孔边冷挤压疲劳寿命分析方法,即基于有限元分析模型获得孔边应力数值,并结合名义应力法计算孔边疲劳寿命的方法。

孔用衬套冷挤压的强化机理与疲劳寿命研究进展

以强化后孔结构为研究对象,分析了冷挤压相关技术的研究现状,综述了衬套冷挤压技术的工艺过程及系统组成,分别从应力分布和微观组织演化的角度,对强化作用机理进行了系统分析和总结,详细介绍了孔用衬套冷挤压强化工艺条件对疲劳寿命的影响,归纳总结了孔结构冷挤压技术中疲劳断口分析和寿命预测的研究结果。研究表明,冷挤压强化后孔壁周围的残余应力分布和微观组织有所改善,通过引入残余应力抵消部分外部载荷冲击。同时,有效抑制位错萌生、增值和滑移的有益位错胞形成,阻止了晶粒的滑动,不仅降低了裂纹的扩展速率,而且提高了孔结构抗塑性变形能力。冷挤压强化工艺参数的优化对疲劳寿命有着重要的影响。分析了断口形貌和建立了对应工艺参数的数学模型,可以为疲劳寿命的精准预测提供理论依据。最后,结合实际生产工艺的技术需求,展望了衬套冷挤压强化技术在未来研究中需要解决的关键问题和发展趋势。

双孔耳片衬套冷挤压强化的残余应力和疲劳寿命

为提高双孔耳片连接孔的疲劳强度和服役寿命,采用衬套冷挤压强化技术建立了双孔耳片挤压工艺的数值仿真模型,得到了应力的数值大小和分布区域变化规律。结合有限元分析和疲劳试验方法,获得了冷挤压后耳片-衬套试件的疲劳寿命,并对断口的宏观和微观形貌进行了分析。结果表明,挤压量的增大提高了切向残余压应力,同时扩大了压应力沿衬套厚度方向和耳片径向的分布区域。芯棒的挤压过程加剧了沿厚度方向应力分布的不均匀性,较大的压应力区域出现在距挤入面2~8 mm范围处。综合考虑挤压量对残余压应力平均值和分布区域的影响,确定最佳挤压量为4%,挤压量的适当增加可以有效提高构件的疲劳寿命。挤压量为1.5%时,疲劳试验所得疲劳寿命为316957次循环,疲劳寿命仿真值为338844次循环,二者相对误差较小。耳片-衬套构件的断裂位置均发生在孔的最小截面处,裂纹断裂方向与主应力方向基本垂直,出现了许多大小不一的裂纹条带。

工件底孔直径对42CrMo4内螺纹冷挤压成形的影响

为了提高螺纹的成形质量,借助有限元模拟和试验相结合的方法,对影响内螺纹冷挤压成形的关键工艺参数工件底孔直径进行了研究。采用数值模拟的方法研究了工件底孔直径与加工过程中最高挤压温度、最大挤压扭矩之间的关系,获得4种底孔直径下挤压温度、扭矩的变化曲线与成形后螺纹的牙形状况。通过试验对挤压后的内螺纹牙高、表层形貌进行了检测,同时对数值模拟得到的牙形结果进行了验证。数值模拟与试验结果表明,挤压过程中的扭矩与温度随着工件底孔直径的增大而减小,成形后的螺纹牙高同样随着底孔直径的增大而减小。对于42CrMo4钢材冷挤压M22×2的内螺纹,在保证螺纹的连接强度的条件下,为了降低挤压过程中的温度与扭矩,预制工件底孔直径选择应选择φ21.15~φ21.20mm。

冷挤压工艺参数对内螺纹疲劳寿命的影响试验研究

为研究冷挤压加工工艺对42CrMo4高强度钢内螺纹疲劳性能的影响,借助ABAQUS非线性动力学软件和FE.SAFE疲劳分析软件进行联合仿真,建立冷挤压内螺纹加工模型和疲劳寿命仿真模型,分析冷挤压内螺纹残余应力的分布,探讨底孔直径、丝锥锥角和摩擦因数等典型工艺参数对冷挤压内螺纹疲劳寿命的影响。开展切削与冷挤压内螺纹的疲劳性能测试,分析内螺纹冷挤压加工工艺的强化机理。结果表明:冷挤压内螺纹的疲劳寿命明显优于切削内螺纹,是因为经过冷挤压加工,残余应力场的存在使螺纹表面疲劳源的位置由表层转移至螺纹内部的过渡部位。减小工件底孔直径能明显提升疲劳寿命,但过小的底孔直径会导致疲劳寿命下降;增大丝锥的锥角有助于改善挤入面的疲劳寿命;过大的摩擦因数会降低冷挤压内螺纹的疲劳寿命。

衬套冷挤压强化孔疲劳寿命研究

采用仿真分析方法对衬套挤压强化过程应力分布情况进行研究,对比芯棒拉力及强化后孔径实际值,分析仿真模型的准确性。基于强化后模型的应力情况对试验板进行名义应力法的疲劳寿命预测。对试验板进行疲劳试验得到两个孔位的疲劳寿命值,对断口位置进行分析。结果表明:衬套挤压强化后在孔周产生很高的周向残余应力区,可以有效缓解孔壁应力集中现象,提高孔的疲劳寿命。挤压强化后,孔的挤入端较挤出端更容易产生疲劳裂纹。疲劳寿命预测结果与试验结果有较好的一致性,能够为衬套结构设计进行尺寸合理性验证及疲劳寿命评估。

多层压配组合冷挤压凹模的优化设计

讨论多层压配组合冷挤压凹模的优化设计 ,推导了多层压配组合冷挤压凹模各层的应力和预紧力公式 ,并论证了屈服点分别在各层的内表面上 ;分别建立了在给定 1～ 3层组合凹模的外半径的条件下 ,以提高组合冷挤压凹模的承载能力为目标的最优化设计数学模型 ,以及在满足凹模的承载能力的条件下 ,以减少凹模的结构尺寸为目标的最优化设计数学模型 ;通过优化计算 ,得到了 1～ 3层组合凹模承载能力与最小凹模外半径等关系曲线。

带圆型槽铝板精密冷挤压成形及缺陷影响因素研究

文中以圆型槽板作为对象,针对其成形过程与底面翘曲的问题,基于Deform-3D软件进行仿真模拟,分析了成形过程中的金属流动规律和等效应力应变分布等情况,总结出可能影响铝板底面平面度的部分因素。改变这些因素的参数水平进行正交实验分析,得到压板压力对坯料平面度影响较大,并做现场实验验证了模拟结果。

冷挤压凸模结构的改进

研究了凸模形状、结构－ 工艺因素、压应力和拉应力对冷挤压凸模耐用度的影响。概述了提高凸模耐用度的具体途径。列出了高耐用度凸模的主要类型及其采用的条件。

冷挤压成形的数值分析及工艺优化

球头销是汽车、拖拉机等机械上的重要连接零件,力学性能较高。传统方法是先利用整体式凹模在多工位冲压机上进行冷冲压,按照球头销结构分类分步进行成形,然后在专用生产线上车出轴颈。针对球头销的小批量生产,国内主要采用热模锻工艺来完成,其工艺中在热锻后经一系列机加工工序,造成加工余量和公差较大,材料利用率较低,生产效率低,因此难以满足大批量生产的需要。近年来。

冷挤压钢预处理后的球化级别评定

冷挤压钢在挤压前必须进行球化预处理 ,选择合适的球化工艺 ,可以获得良好的球化组织。根据德国的球化标准图谱 ,用面积百分比法评出国产和进口的三种材料在经过球化处理后的球化级别。

小型轴承套圈冷挤压成形工艺及模具设计

以２０３轴承套圈为例，对小型轴承套圈冷挤压成形的工艺方案、工艺参数和模具结构进行了分析，并提出了冷挤压技术应用中应注意的有关问题。

摩托车主副轴冷挤压模具早期失效原因分析

Cr12MoV属高碳高合金钢,强度较高,热塑变形抗力较大,变形温度区狭窄,易锻裂。锻造时要严格控制锻造温度,温度下降时立即返炉;锻打时严格执行"轻—重—轻"规律不宜过重,避免锻造变形时产生裂纹形成裂纹源;棱角要轻击倒平,避免温差和附加应力引起角裂;锻造过程中要注意观察,镦斜、拔歪要及时纠正,发现裂纹要立即去除消除裂纹源。

《冷挤压模具设计与制造》讲座(连载十二)

第5讲 冷挤压模具设计 冷挤压模具的设计与制造对冷挤压成形技术来说是极其重要的，它是冷挤压工艺能否取得成功的关键。因此，针对挤压件结构和冷挤压工艺的特点，考虑生产性质和模具，结合实际设备情况，正确设计和合理选择冷挤压模具材料及加工工艺，来提高模具的承载能力和使用寿命，是非常重要的。

舒勒公司的温冷挤压复合成形技术

本文是对德国舒勒公司９３年５月在广州举办的温、冷复合挤压成形技术交流会的综述，介绍了该技术的工艺要点及设备特点，并列举了一些典型零件的工艺分析．