基于连续损伤力学的楔横轧芯部损伤建模及预测

楔横轧因存在芯部损伤累积行为而容易形成芯部疏松缺陷,准确预测芯部损伤形成条件对楔横轧轴类件高性能制造具有重要意义。开展了不同条件下的热拉伸试验,得到了影响材料损伤的主要因素;基于连续损伤力学,提出了耦合温度、应变速率和应力三轴度的损伤本构模型;开展了不同断面收缩率的楔横轧试验,标定了损伤本构模型的材料断裂阈值,并验证了损伤模型的预测精度;利用该模型预测了断面收缩率、展宽角、成形角对芯部损伤的影响规律,为参数选择提供参考。研究结果表明:温度、应变速率及应力三轴度都显著影响材料损伤行为,所建立的耦合损伤本构模型能较好地预测楔横轧芯部的损伤演化过程;楔横轧芯部损伤与成形角成反比,与展宽角和断面收缩率成正比,各参数影响程度由小到大依次为断面收缩率、展宽角、成形角。

多台阶TC4非对称轴类零件楔横轧成形研究

为实现某TC4非对称轴类件的精密制造,本文中研究楔横轧成形工艺并根据零件特征设计板式楔横轧模具,使用有限元模拟软件进行不同温度下的仿真模拟,分析了轧件在600、800、1000℃三个轧制温度下成形过程的温度、应力-应变以及损伤分布,结果表明:轧制温度1000℃时轧件的成形效果最佳且尺寸精度最高。通过高精度板式楔横轧机进行实验验证,实验与模拟结果吻合,轧件组织沿径向分布存在梯度,并无明显缺陷,达到目标需求。

球头销辊式楔横轧球头成形规律研究

为了研究球头销辊式楔横轧球头的成形规律,利用Deform-3D有限元模拟和点追踪分析得到了球头金属流动和分配规律以及应力、应变曲线。结果表明,通过金属体积分配确定了球头在原始坯料的成形位置,得到了球头金属流动轨迹,其呈周期螺旋线式运动。球头轴向等效应力值先增大后减小最后趋于稳定。当金属在靠近球头成形时,应力值仍然会增加,而到最大值的时间也会延长。球头轴向等效应变值逐渐增大,直到轧制完成,等效应变值达到最大;靠近料头的金属应变速率激增,应变值增大。

工艺参数对楔横轧球头销球头成形质量的影响

为了研究球头销微观组织晶粒分布规律以及工艺参数对成形质量的影响,通过DEFORM-3D有限元分析软件建立了楔横轧球头销有限元模型,对球头销成形过程及微观组织变化进行了模拟。结果表明,随着展宽角β的增大,平均晶粒尺寸和最大间隙比先减小后增大,最大间隙比增大到9.25%后逐渐趋于稳定;随着成形角α和楔尖圆角r的增大,平均晶粒尺寸与最大间隙比均先减小后增大;随着轧制温度T的升高,平均晶粒尺寸和最大间隙比逐渐减小,而最大间隙比减小至2.33%后逐渐趋于稳定。通过正交试验设计得到主次影响顺序为:展宽角β、轧制温度T、成形角α和楔尖圆角r;最佳工艺参数组合为:展宽角β=11°、成形角α=29°、轧制温度T=1140℃、楔尖圆角r=9.5°。通过球头销轧制试验得到球头销轧件,测量了其成形尺寸与微观组织晶粒;通过试验与模拟对比,得到外形尺寸误差在5%以内,平均晶粒尺寸最大误差不超过15%,进一步验证了有限元模型的准确性。

基于连续损伤力学模型的楔横轧心部疏松缺陷建模与应用研究

针对楔横轧心部疏松缺陷削弱材料强度,导致工件失效,影响零件的最终寿命的问题,采用一种基于连续损伤力学的耦合损伤模型研究了楔横轧心部疏松产生的规律。首先,通过拉伸实验、循环加载-卸载实验、缺口拉伸实验标定了调质45钢在26和500℃下的本构参数,再建立有限元模型进行仿真,研究了轧制温度、展宽角、断面收缩率和成形角对心部损伤演化的影响。结果表明,较低的轧制温度、较小的成形角、较大的展宽角和断面收缩率易使轧件心部产生疏松缺陷。在模具参数中展宽角、断面收缩率、成形角对心部损伤的影响依次减小。

高铁螺纹道钉板式楔横轧轧制成形的可行性分析

高铁螺纹道钉在铁路扣件系统起重要作用,在高速列车的行进过程中,承受巨大的冲击力。高铁螺纹道钉质量的好坏,直接影响到高铁运行的安全性与可靠性,因此对高铁螺纹道钉的性能要求更为苛刻。采用有限元法,对高铁螺纹道钉的轧制成形过程进行了模拟,通过对其成形过程和应变特征分析得到了高铁螺纹道钉板式楔横轧轧制成形是可行的结论。研究结果为控制高铁螺纹道钉的综合力学性能及成形质量具有重要的理论意义和工程价值。

辊式楔横轧接触面的解析分析

本文在对辊式楔横轧轧制过程进行分析的基础上，建立了辊式楔横轧的几何数学模型，确定了辊式楔横轧模具与轧件轧制接触面的曲面方程及边界方程。最后利用计算机辅助绘图技术，将结果以图形显示方式形象输出。

楔横轧技术用于铝合金加工的研究

对楔横轧技术进行了简单介绍,重点介绍了铝合金在楔横轧加工的材料流动和应力应变场分布,内部损伤量随模具工艺参数变化的规律;提出了铝合金在楔横轧加工方面发展的新方向。

楔横轧机的选型问题

在生产轴类零件毛坯中,楔横轧工艺比锻造工艺有以下优点: (1)生产效率可提高4～7倍; (2)可节约金属30％左右; (3)产品成本下降约30％; (4)无冲击少噪音,容易实现机械化自动化生产等。为此,许多国家都在竞相发展该技术,用它生产汽车、拖拉机、五金工具、自行车、电机等轴类零件毛坯,或为精密模锻提供锻坯。在我国,除五金工具正在推广生产外,其他部门也都在积极地开展工作。

辊式楔横轧和板式楔横轧数值模拟的对比分析

辊式楔横轧是生产中较为普遍采用的轧机形式.而在数值模拟过程中,特别是三维变形模拟中,为了简化模具造型,常常采用板式楔横轧进行分析计算.文章分别就这两种模型的楔横轧变形过程进行了三维数值模拟,对各自的变形特点,应力应变场及速度场进行了对比分析.结果表明在数值模拟过程中,建立板式楔横轧系统模型来研究分析楔横轧变形中的相关问题是可行的.

楔横轧工艺在六角扳手中的应用

本文介绍了平板式楔横轧的工艺特点，分析了六角板手的变形工艺及设计了轧件，阐明了楔横轧模具的主要设计参数。计算了六角板手楔横轧模具的孔型尺寸，分析及比较了新旧制坯工艺的技术经济，叙述了采用楔横轧工艺代替传统的旧工艺的优点。

楔横轧变形过程中内部空心缺陷产生机理的模拟研究

利用Deform-3D软件对楔横轧变形过程进行了三维有限元模拟仿真,得到了三维变形状态下轧件内部应力、应变场的全部信息和材料的流动形态,揭示了在整个变形过程中轧件内部应力应变状态及其历史演化过程,进而对楔横轧内部空心缺陷产生的机理做出了明确的阐述。

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。

楔横轧非对称轴类件有限元模型分析

楔横轧单件轧制非对称轴类件存在轴向力和切向力不平衡问题。在楔横轧非对称轧制中,不平衡轴向力和切向力的测量是解决轧件轴向窜动和轧件扭曲等问题的关键。文章采用DEFORM-3D有限元软件,利用模具分割方法建立的模型得到了不平衡轴向力和切向力。该方法建立的有限元模型,为研究楔横轧各个变形区的成形特征奠定了基础,对进一步研究楔横轧理论具有积极意义。

楔横轧轴类件热变形时奥氏体微观组织演变的预测

运用Gleeble-3500热模拟实验机对轴类件用钢40Cr高温热变形的组织形态进行研究,并由金相分析数据回归得出高温奥氏体组织演变数学模型.然后利用非线性有限元法建立了金属成形过程中热、应力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型.采用该模型对二辊楔横轧成形工艺进行仿真计算,得出了轧后工件的温度场、变形场、高温奥氏体晶粒尺寸分布等.对比轧后工件奥氏体组织分布的计算结果与实测值可知,两者吻合良好.

楔横轧轧件断面收缩率对金属流动的影响

采用三维弹塑性有限元模拟方法 ,研究轧件的附加变形———扭转变形、轴向拉伸不均匀变形和端面凹心随断面收缩率的变化规律 ,得到了在断面收缩率为 35 %左右时 ,轧件的附加变形最大的结论 。

楔横轧空心件稳定轧制条件分析

引入塑性铰概念，用平面应变理论和能量法研究了楔横轧空心件的平均单位正压力和压扁条件，并推导了楔横轧空心件的稳定轧制条件．

高碳钢中珠光体在温楔横轧过程中的组织演变

采用温楔横轧方法制备出表层具有超微细复相组织的高碳珠光体钢棒件,研究了珠光体组织在温变形过程中的演变．结果表明,珠光体组织中的渗碳体片层主要以弯曲扭折的形式协调塑性变形,表现出较强的塑性变形能力;剧烈塑性变形促进了渗碳体片层的球化,表层球化完全的渗碳体颗粒粒径均小于0．2μm;温楔横轧后铁索体基体发生丁动态连续再结晶,等轴铁索体平均晶粒尺寸为0．3～0．4μm,0．5R处和心部的渗碳体球化不完全,铁素体再结晶也不完全;铁索体晶粒的超细化和渗碳体片层的球化明显改善高碳珠光体钢棒件的塑性,温变形过程中应变、应变速率及温度分布的不均匀是引起组织性能差异的根本原因．

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ３Ｄ软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟，得到了轧件 展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律．基于上述特征和规律，分析了轧件轴肩部分隆 起及端头凹心产生的原因，为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据．

三辊楔横轧应力应变场对内部缺陷的影响

采用有限元数值模拟方法,比较分析了三辊楔横轧与两辊楔横轧轧件内部缺陷的产生几率和存在形式．根据轧件内部的应力应变状态,阐述了三辊轧制轧件中心点缺陷产生可能性较小和断裂呈环向裂纹的原因．分析表明,三辊楔横轧轧制工艺在轧件心部成形质量上具有明显的优势．