盘型件宽槽双面辗压的实验研究

利用自行研制的双面辗压实验机和铸造纯铅圆盘毛坯进行了盘型件宽槽双面辗压试验研究。实验发现,盘型件双面辗压与其他局部成形的明显区别在于双面辗压的沟槽深度小于辗压头的压痕深度(即压下量),将给此差值命名为“甩高”,并用甩高、槽深、压痕深度描述沟槽的基本几何形态。通过实验给出了辗压头转速、沟槽位置对沟槽几何形态的影响;此外还给出了多遍次宽槽辗压过程中径向材料堆积的高度和影响区大小的试验数据。

盘型件双面辗压成形过程中打滑缺陷的实验研究

在盘型件双面辗压成形过程中,打滑是影响盘件成形质量的主要缺陷之一,为深入了解该缺陷的机理和影响因素,文章首先建立了打滑缺陷的评价方法,然后进行了盘件3遍次辗压实验,通过实验结果的分析,给出了辗压工具的压下量、转速、辗压位置,以及辗压工具与盘件之间的摩擦状态对打滑缺陷的影响规律,得出在该文实验参数范围内,转速越高,越不容易发生打滑;第一遍次辗压,沟槽位置越接近盘边缘,越容易打滑;在第二、第三遍次,越靠近盘心处,打滑越严重。

盘型件双面辗压过程的数值模拟研究

利用商品化软件Deform3D,对盘型件双面辗压成形过程进行了24种不同工况的数值模拟,获得了辗压沟槽的形态特征以及工具参数、工件参数和工艺参数对沟槽形态的影响。最后对槽深与压痕深度的关系问题进行了数值模拟与实验结果对比,二者符合较好,说明数值模拟给出的研究结论是可信的。

TC4盘件双面辗压的实验研究

对TC4盘件进行高温双面辗压成形实验研究,观察了辗压后盘件的形状变化和微观组织分布。实验确认TC4盘件热辗压与铅盘室温辗压具有类似的形状变化特征,呈现出盘件直径增大、辗压槽两侧厚度增加、辗压槽出现"甩高"现象等。辗压后盘件微观组织分析结果表明,温度和变形对盘件微观组织变化有显著影响,因此盘件不同部位微观组织有明显差别:盘外缘温度偏高,变形量较小,组织处于相区;盘中心温度偏低,变形量较小,组织处于α+β相区;辗压槽及附近区域温度基本均匀为930℃,组织上处于β区,该区内材料变形差别较大,槽表面变形比槽中心大得多,组织上表现为初生α组织减少,并且槽表面比槽中心有更多的初生α组织转变为β相。

成形复杂盘件时辗压工具运动轨迹的研究

在辗压成形中,工具的加工轨迹和姿态决定了工件的最终形状和组织性能。为确定工具加工轨迹的一般设计方法,基于体积不变原理,建立了一个简化分析模型,当盘型件与毛坯尺寸确定以后,利用该模型可以对各辗压遍次的工件过渡尺寸以及盘型件的变形情况进行分析和预测。以某个盘型件的辗压成形为例,计算了辗压过程中辗压工具的进给数据,并据此进行了辗压试验,成形后的盘件尺寸与盘型件的设计尺寸基本吻合,证明了所给出的计算辗压工具进给的方法是可行的。

钛合金辗压盘件的微观组织分布特征

对TC4钛合金盘型件辗压成形后微观组织的分布特征进行实验研究。实验使用α+β和粗大β两种状态的盘坯,变形温度选择β锻造温度和α+β锻造温度。盘坯初始状态与成形温度交叉共有4种不同工况。实验观察发现,α,β之间的相变和β相晶粒再结晶和晶粒长大是主要的微观组织变化;一定的温度范围内热塑性变形对α,β之间的相变有明显的促进作用。实验结果表明,为获得理想的微观组织分布,合理控制辗压成形时盘件的温度和变形分布非常重要。

铝合金盘型件等温辗压过程中晶粒尺寸演化的数值模拟与实验验证

为了揭示盘型件双面辗压成形过程中微观组织的演化特征,应用数值模拟方法研究了这一成形过程中所发生的动态再结晶和晶粒长大规律。所研究的盘型件材料为铝合金6061,辗压成形温度为350～500℃。晶粒尺寸演化规律的数值模拟结果与实验结果基本符合。与整体锻造不同,双面辗压成形没有变形死区,并且越靠近盘型件表面晶粒细化效果越好;辗压头通过对盘型件厚度方向压缩和表面环向剪切两种方式驱动盘型件变形。计算结果表明,即使压下量零增量辗压也会在沟槽附近产生显著变形和晶粒细化,这说明盘型件变形和组织演化主要源于辗压头对盘型件表面的环向剪切;多遍次辗压过程中,第1遍次辗压对晶粒细化的贡献最大,后续辗压的贡献较小;提高成形温度可能会出现动态晶粒长大区,在这种情况下,盘型件上的点将交替发生动态再结晶和动态晶粒长大,最终晶粒尺寸会有一定程度增加。