超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的∅10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。

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。

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。

大型环件径轴向轧制成形的环坯形状效应研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。本文通过对比分析不同厚度和高度环坯条件下的环件变形状态,揭示了大型环件径轴向轧制成形的环坯形状效应。研究发现,较小的环件毛坯厚度和高度会改善大型环件径轴向轧制的锻透性,两者都有助于环件直径的增大和环件变形均匀性的提高,同时对于提高成形过程中环件截面的成形质量也有利。

大型环件热辗扩成形宽展的工艺因素效应研究

如何有效地的预测和控制宽展,是大型环件热辗扩领域迫切需要解决的重要课题。本文采用热力耦合三维有限元法,从变形区当量形状参数角度出发,研究工艺因素对大型环件热辗扩成形中宽展的影响规律和机制。结果表明:不同工艺因素下宽展的变化是变形区当量形状参数变化的综合作用结果;减小相对压下量或者驱动辊转速,增大芯辊进给速度或环件初始温度均有利于环件端面质量的提高,也使得轴向宽展减小。

超大型环件径向轧制设备动梁受力分析和优化

本研究建立了超大型环件径向轧制设备动梁的有限元模型,采用该模型对超大型环件径向轧制设备动梁的受力进行了分析。研究发现,前梁框架的厚度和其中筋板厚度对前梁的强度和刚度都有较大的影响,而且其整体厚度的影响更大,本文基于动梁的有限元计算结果对动梁结构进行了优化设计,获得了可以满足设备功能需求的动梁结构。

大型环件热辗扩数值模拟与实验研究

针对应用广泛的大型矩形截面环件,采用DEFORM-3D有限元软件分别选取不同摩擦系数、进给速度,对其辗扩过程进行数值模拟,并进行加工实验,找出了工艺参数的选取范围,分析了轧制过程中产生的问题和缺陷,为实际生产提供了依据。

钛合金大型环件热辗扩成形应力-应变场演变规律的尺寸效应(英文)

基于可靠的钛合金大型环件热辗扩成形过程热力耦合三维有限元模型,研究并对比了不同尺寸环件的应力应变场演变规律。结果表明:对于不同尺寸环件的成形过程,当γ(整个成形过程的当量每转进给量分配比)减小时,成形结束时的Mises应力峰值可能从环件的驱动辊侧咬入点转移至芯辊侧咬入点,而等效塑性应变峰值有从环件外表面向内表面转移的可能性;当L(整个成形过程的当量变形区长度)增大时,成形结束时的Mises应力峰值可能出现在中间层。成形结束时Mises应力峰值和等效塑性应变峰值的位置是以上两方面综合作用的结果。在成形环件的变形区,环件表层金属处于三向压缩应力状态,中间层金属处于一向压缩、两向拉伸或者两向压缩、一向拉伸应力状态;整个环件处于一向压缩、两向拉伸应变状态。

大型环件径轴向轧制成形工艺制定研究

大型环件径轴向轧制成形工艺复杂,合理的成形工艺可以提高大型环件径轴向轧制成形的产品质量。本文对大型环件径轴向轧制成形工艺制定进行研究,给出了成形工艺制定流程和方法,其中包括轧制成形环件冷态和热态尺寸的确定、环件毛坯冷态和热态尺寸的确定、环件径轴向轧制成形工艺的确定。本文的研究成果在大型环件径轴向轧制技术的实际生产中获得了成功应用。

GH690合金大型环件空冷过程温度场演化规律数值模拟

基于DEFORM-3D有限元平台,建立了Φ420/Φ280-380mm规格的GH690合金大型环件空冷过程的三维热弹性有限元模型,对难变形合金GH690大型环件空冷过程中温度场演化规律模拟仿真研究,对合理调整GH690合金大型环件冷却工艺,提高环件质量具有重要意义。

超大型环件轴向轧制组合机架受力分析

本文对超大型环件轴向轧制组合机架的受力进行了研究,通过边界条件和载荷施加等关键技术的处理,建立了轴向轧制组合机架受力分析有限元模型,该模型考虑了轧制油缸和环件位置不重合所致附加力矩的作用,采用该模型对轴向轧制组合机架进行了受力分析,研究发现附加力矩对轴向轧制组合机架受力状态将会产生很大影响,附加力矩由前立柱承担是比较合理的,这为实际工程中的上锥辊及其传动装置前、后导向间隙的调整指明了方向。本文的研究工作为超大型环件轴向轧制装置的开发奠定了坚实的基础。

Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。

大型环件轧制生产流程分析和下料体积计算

在大型环件轧制生产中,精确的下料体积和合理的工艺流程对提高大型环件产品的加工质量、材料利用率和生产效率,降低能源消耗、生产成本和劳动强度是十分重要的。本文对大型环件轧制生产工艺流程进行了系统分析,其中包括铸锭下料、铸锭加热、环件毛坯制作、环件毛坯二次加热、环件径轴向轧制、环件热处理、环件机械加工和环件成品检测;建立了大型环件轧制生产下料体积计算方法,其计算过程包括轧制成形环件体积计算、轧制环件毛坯体积计算、锻造成形环坯体积计算、锻造毛坯体积计算和下料体积计算。本文的研究成果提高了大型环件轧制生产下料体积计算精度和大型环件轧制生产工艺水平。

钛合金大型环件热辗扩成形中的力能参数研究

准确确定辗扩力和辗扩力矩(统称为力能参数)是大型环件热辗扩模具设计和设备选择的重要依据。采用热力耦合三维弹塑性显式有限元法,从变形区当量形状参数角度,研究并揭示了工艺参数对钛合金大型环件热辗扩成形中力能参数的影响效应。结果表明:增大驱动辊转速n_1或环件初始温度T_0均有利于力能参数的减小和环件咬入变形区。

超大型环件径轴向轧制过程稳定性与圆度自适应控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程失稳、失圆等异常状态常导致轧环终止和产品质量波动。提出了轧环过程稳定性和圆度自适应控制方法,从历史数据中归纳人工控制经验知识,建立了基于锥辊转速模糊调节的轧制稳定性控制方法,制定了基于导向力反馈的轧制圆度控制策略。运用ABAQUS有限元软件和子程序二次开发,设计了轧环过程稳定性和圆度自适应控制子程序,建立了Φ16 m超大型环件轧制过程控制有限元模型,仿真分析了锥辊转速模糊调节、导向力反馈以及基于限幅滤波的锥辊转速模糊调节+导向力反馈综合控制下的轧环过程偏移量和圆度误差变化规律,结果表明该方法与常规规划控制相比,环件偏移量减小了48.3%,圆度误差减小了61.8%。

7055高强铝合金大型环件轧制技术研究

目的获得7055高强铝合金大型整体构件。方法开展了7055高强铝合金大型环件轧制技术研究,制定了7055高强铝合金环件轧制温度、轧制压缩比等工艺参数,制备了轧制试验坯料,对轧制后的大型环件进行了固溶时效强化热处理,并分析了显微组织和力学性能。结果通过研究,最终获得了切向、径向、轴向三向的抗拉强度均高于580 MPa,伸长率均大于8%,尺寸规格为Φ2000 mm级的7055高强铝合金大型环件。结论成功获得了满足研制需求的7055高强铝合金大型整体构件。

大型环件热态几何参数在线检测方法综述

从大型环件在线热态尺寸高精度检测的需求出发,讨论了大型环件检测高精度化的意义,综述了目前关于环件外径、高度及内径检测方法的现状,总结分析了各类环件检测技术的优缺点,并对大型环件在线检测技术进行了展望,指出采用激光扫描技术与机器视觉检测技术可能是未来的解决思路之一。

大型环件径轴向轧制成形仿真及试验研究

基于有限元分析软件Deform-3D建立了符合实际生产的316不锈钢环件热力耦合三维有限元模型。首先研究了径轴向环件轧制过程中的等效应变、温度场、轧制力能参数和金属流动速度场的变化规律;其次从环坯初始温度、驱动辊转速和芯辊进给速度三方面探讨了如何优选轧环机的问题;最后为验证本文模拟所得参数的可靠性进行了试验研究。将径轴向环件轧制成形仿真和试验研究直接关联,进行一系列的工艺参数及成形成性规律研究,为大型环件实际生产提供了一定的参考价值。

基于Simufact的大型环件轴-径向轧制参数对椭圆度的影响

大型环件的辗压轧制过程存在非线性、非稳态等特性,在加工过程中易出现端面凹坑、翘曲、孔洞、结疤、折叠、咬边、椭圆等缺陷,该文以φ350的4Cr13圆环坯料为模拟对象,利用Simufact软件对其轴-径向辗压轧制过程进行数值模拟,获得优化后的工艺参数,结果表明:在主辊转速为20r/min、芯辊进给速度为0.7-1-0.7mm/s、抱辊角度为60°及主辊摩擦因子为0.65的轧制条件下,成品环件可获得较好的椭圆度。研究结果可为大型环件的实际辗压轧制提供参考。

基于视觉的热态大型环件外径在线检测

工业发展不仅对大型环件需求日益增加,而且对环件精度要求也日益提高。基于结构光测量原理,开发了热态大型环件外径在线测量系统。利用色彩空间转化、二值化、图像形态学、张正友快速并行算法等,实现了激光条纹的细化,并采用直线拟合,提出了抑制干扰的特征点提取方法。基于特征点坐标变换和最小二乘法,建立了环件外径测量模型,并进行了碾环测量试验,结果表明,直径为4 000 mm的热态环件检测误差在5 mm内,满足企业的要求。