激光复合织构焊管轧辊模具成形有限元模拟与试验研究

目的提高焊管成形质量,为激光复合织构轧辊模具产业化提供试验依据。方法通过数值模拟方法模拟焊管轧辊成形过程,获得不同摩擦系数组合下板料成形应力应变和径向厚度数据,并获得最优模具表面织构方案,为轧辊模具表面织构处理提供依据。依据数值模拟结果,运用激光表面织构技术对辊子模具表面进行复合织构加工处理,开展激光复合织构模具和未织构模具成形对比,并对成形件进行残余应力、应变、边缘减薄率等检测分析。结果数值模拟结果表明,下辊边缘区域应为减摩区,上辊边缘区域应为增摩区;应对下辊边缘区域进行激光微织构减摩,上辊边缘区域进行激光毛化增摩。成形试验结果表明,试验结果与数值模拟结果基本一致;与未织构模具相比,激光复合织构焊管轧辊模具优化了成形件的应力应变分布,降低了板厚边缘减薄率(5.06%),提高了成形件的均匀性(3.9%),成形件边缘区域形成了残余压应力。结论激光复合织构焊管轧辊模具相比未织构模具,可显著改善成形件的边缘稳定度和成形质量。

激光复合织构薄壁弯管模具成型试验

目的研究激光复合织构薄壁弯管模具的成型性能。方法分析模具与管件的摩擦对弯管成型的影响规律。利用激光毛化和微造型技术对弯管模具的夹块、压块、防皱板进行表面复合织构,完成了绕弯成型对比试验,采用直接测量法对成型件的外壁减薄率和截面畸变程度进行检测,结果弯管模具经过复合织构后,成型件外壁减薄率降低了0.5%~4.5%,截面畸变程度减轻了0.8%~2%,对于表面质量较好的不锈钢管,激光复合织构弯管模具能够使成型件表面保持较低的表面粗糙度和良好的光泽度。结论将激光复合织构技术应用于弯管模具,能够显著提高成型管件的质量。

激光复合织构对GCr15/Si_3N_4摩擦副摩擦学性能的影响

为了改善干摩擦条件下GCr15/Si3N4摩擦副的摩擦磨损,在GCr15表面加工激光复合织构,研究摩擦副的摩擦磨损行为。采用Nd:YAG激光器在GCr15表面加工不同间距织构,并在织构凹槽中填充树脂基复合材料;采用销-盘摩擦磨损试验机测试摩擦副的摩擦磨损性能,并对摩擦副表面形貌和磨屑特征进行观测分析。试验发现,在试验范围内,织构间距为1.0mm,填充润滑剂为PTFE,填充比例为20%时,试件表面有大面积润滑剂黏着,可形成润滑膜,摩擦系数较低,耐磨性较好。干摩擦条件下,复合织构试件摩擦系数为0.131,接近金属与自润滑材料的摩擦系数,对摩球磨斑为Ф421.7μm,试件表面磨痕宽425.7μm。相比无织构试件,激光复合织构在干摩擦条件下可有效改善摩擦配副摩擦磨损性能。

基于响应曲面法的焊管轧辊摩擦特性优化技术研究

利用ABAQUS软件模拟了焊管开口段辊弯成形过程,研究了轧辊表面摩擦特性对带钢边缘塑性应变的影响。对开口段轧辊表面进行了区域划分。在单因素试验的基础上,以轧辊表面区域摩擦系数为因素,运用中心复合设计建立了边缘等效塑性应变回归方程。结果发现,轧辊边部区域为主影响区,而中部区域为次影响区,带钢边界等效塑性应变明显降低。通过响应曲面法对轧辊表面摩擦特性进行优化是可行的。