气门毛坯终锻成形过程的理论分析

运用有限元软件MAFAP ,对气门毛坯的终锻成形过程进行数值模拟分析 ,获得了金属在模具型腔内填充时的速度场、应变场分布以及模具受力等信息 ,并研究得到终锻成形的金属变形机理。由于变形不均匀 ,可能导致毛坯法兰边缘产生周向裂纹 ,在凹模圆角部位 ,由于承受大的正压力和摩擦力等原因 ,从而加快凹模开裂和表面拉伤的速度 。

GH4169合金叶片终锻成形宏观场量规律数值模拟

通过有限元数值模拟,采用选取GH4169合金叶片终锻件上典型截面及追踪预锻件上特征点在整个终锻成形过程中金属流动特点及变化趋势的研究方法,从而较深入全面的揭示了不同工艺参数下叶片终锻成形演化规律。研究结果显示:等效应变及应力场的分布均随着始锻温度的升高而愈均匀;等效应力场、温度场及载荷-行程曲线对于上模下压速度敏感性较强,较大的变形速度引起大温升,还易使变形体内部组织晶格形变,产生大的附加应力及应力集中,且上模出现瞬时峰值载荷的时间越早但次数反而越多;摩擦因子的增大对叶身中部纵向截面最低温度升幅影响较大,增加了锻造难度的同时使变形渐不均匀。

基于类等势场法的轮盘锻件预成形多目标优化设计

以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×10^(5)kN降为9.71×10^(4)kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。

中空气门毛坯的终锻过程研究

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺中的终锻成形过程进行研究。根据管坯轧制成形和气门终锻工艺的要求,设计不同初始尺寸的中空气门毛坯,借助有限元软件Deform-2D对其在不同成形条件下的终锻过程进行模拟。模拟结果表明:终锻成形过程中毛坯头部金属主要沿径向流动并伴有少许轴向流动;金属轴向流动将使得毛坯头部材料减少,可能导致模具型腔充填不满,需要对头部进行适当的体积补偿;摩擦系数对杆部伸长量影响可以忽略。依据中空气门毛坯形状尺寸及成形条件的关系,获得了合理的毛坯形状尺寸,借助试验验证模拟结果的可靠性。试验结果表明,采用楔横轧-模锻工艺成形的中空气门产品具有良好内部流线,且组织性能高。

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。