初轧温度对Ti2AlNb钛合金环件径-轴向轧制过程的影响

基于Simufact Forming有限元软件对Ti2AlNb钛合金径-轴向环件轧制过程进行了数值模拟,研究了不同初轧温度对驱动辊径向轧制力能参数以及环件成形后的等效应变、温度的影响规律。结果表明:随着环件成形温度的升高,在环件轴向截面,等效应变标准差分布越来越均匀,而温度标准差分布差异却越来越大;在环件轧制初期,温度对轧制力影响显著,驱动辊轧制力增加速度及其峰值随环件成形温度的升高逐渐降低;在环件轧制后期,温度对轧制力的影响很小。

J307轮箍径-轴向轧制变形分析

提出基于环件外径实时变化的辊系运动自适应控制策略,以J307轮箍为研究对象,基于Marc/SuperForm有限元软件子程序开发,实现对轮箍轧制全过程的三维有限元模拟,分析轮箍轧制过程的尺寸变化、变形分布及轧辊受力等信息。结果表明:在既定工艺条件下,轧制第9~13圈时轮箍外径增量较大,最大达78 mm/圈;轧制过程轮箍断面心部变形最小,第9圈前心部变形主要发生在径向变形区,第9圈后轴向变形区也发生明显变形,轧制结束时断面心部累积变形应变达1.09;主辊和芯辊受力在轮缘孔型完全充满时均达最大、约1400 kN,锥辊在外径达912 mm时受力最大、约900 kN。

基于RSM与FEM的环件径-轴向轧制的动力学参数联合优化

针对Inconel 718合金环件径-轴双向轧制过程,应用响应面法(RSM)和有限元法(FEM)对径-轴双向轧制的主要动力学参数进行了联合优化。为了综合考虑环件的成形质量,以环件热力参数的均匀性、体积损失系数及轧制力作为优化目标,建立了有限元模拟与响应面法相结合的二阶响应模型。基于模拟结果及响应模型,系统分析了各个变量对环件最终成形质量的影响规律,得到了最优双向轧制的动力学参数组合。

面向极大尺度环件径-轴向稳定轧制的环件匀速长大状态精准闭环控制方法

环件径-轴向轧制是极大尺度无缝环件整体塑性成形的不可替代技术,主轧阶段环件匀速长大是径-轴向稳定轧制的一种理想状态,如何通过合理的控制策略获得逼近理想设计的环件匀速长大状态,是极大尺度环件径-轴向轧制过程稳定性控制的关键问题。为解决这样的问题,提出一种面向实际轧制过程的设计驱动下环件外径长大速度理论控制方法。首先提出轧制过程中环件实时尺寸的测量方法实现对长大速度的实时监控;其次在ABAQUS平台中通过用户子程序VUAMP进行二次开发建立一种设计驱动下环件长大速度控制方法(理想状态控制方法),此方法需要的参数由等效尺寸模型计算以消除环件几何不规则引起的误差(尺寸修正控制方法),最后通过误差实时反馈调控策略消除动态缺陷引起的小幅误差使得长大速度精确逼近目标值,形成一种过程与设计相结合的主轧阶段外径匀速长大理想状态的精准闭环控制模型(基于尺寸修正的闭环控制方法)。结果表明,稳定的长大速度能够降低主轧阶段环件的偏心程度同时改善最终环件的椭圆度,为实际极大尺度环件轧制过程稳健控制提供了可靠手段。

基于机器学习的环形锻件轧制毛坯智能推演设计方法

针对环形锻件轧制成形工艺方案关键设计难点中的毛坯设计问题,结合环件轧制毛坯设计理论与机器学习算法,建立了基于BP神经网络算法的轧环毛坯尺寸智能推演模型和基于支持向量机算法的冲孔毛坯尺寸智能推演模型,利用从企业收集到的历史工艺案例数据对推演模型进行学习训练,通过对比不同推演模型结构下的工艺设计结果确定了最终的轧制毛坯智能推演方案,并利用有限元模拟和物理实验验证了智能推演方案的可靠性。

超大型环件轧制理论与技术

为了保证重大装备在重载、变载、冲击、高温、低温、腐蚀、辐射等严酷工作条件下长期稳定服役,对超大型环件的组织状态和力学性能的要求不断提升。通过锻压成形制造高性能无缝超大型环件,成为国家重大装备极端制造发展的重大需求。为此,总结了我国对于直径Φ5~Φ10 m超大型金属环件径-轴向轧制成形技术装备产学研合作的研究实践进展,建立了超大型金属环件径-轴向轧制物理模型,揭示了超大型金属环件径-轴向轧制成形规律,确定了超大型金属环件径-轴向轧制的力学、运动学、材料学条件,攻克了超大型环件轧制关键技术,并且研制了超大型环件径-轴向轧制系列装备。通过近20年的研究与生产,形成了超大型环件轧制理论,开发了超大型金属环件径-轴向轧制成形成套技术,将我国建设成为国际先进的超大型环件自主开发基地,有力促进了我国重大装备的创新发展。