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。

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。

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。

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。

环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法

毛坯尺寸设计是环件径轴向轧制过程优化设计的前提和基础,合理的毛坯尺寸设计,对于成功建立环件径轴向轧制过程、通过包括毛坯在内的过程优化设计以获得精确的环件尺寸和良好性能,具有十分重要的意义。为此,提出一种基于轧比和径轴向变形量分配比的矩形截面环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法,给出毛坯尺寸的计算公式与确定流程,阐明该毛坯尺寸设计方法的特点及应用范围。该方法基于体积不变原理,针对同一环件的轧制,可以设计不同轧比和变形量分配比的多个环坯,为研究不同环坯下的环件径轴向轧制变形行为、工艺规律以及包括毛坯在内的工艺过程优化设计、成形成性一体化调控提供了重要的方法和基础。

TC4钛合金环件径轴向轧制数值模拟

基于Deform-3D平台建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,模拟分析了TC4钛合金环件径轴向轧制过程。结果表明:金属流动曲线呈现上下波动变化,外层金属流动速度大于内层金属;等效应变曲线呈阶梯状上升趋势,金属进入径向轧制区后塑性变形程度加强,致使等效应变逐渐上升,而在轴向及其余非轧制区等效应变变化不大,环件外圈等效应变最大,中层最小;内、外层环面金属温度曲线呈周期性波浪式下降趋势,中间层金属温度曲线呈阶梯状上升趋势。

环件径轴向轧制的咬入条件分析

介绍了环件径轴向轧制工艺原理,在环件径向轧制理论体系的基础上,通过建立径轴向轧制中轴向孔型的咬入模型,主要研究了轴向孔型中的咬入条件以及其影响因素,并分析了径向与轴向两孔型中咬入条件的相互影响,为环件径轴向轧制生产提供了理论依据。

对称双辊轴向轧制从动螺旋锥齿轮新工艺

介绍了对称双辊轴向轧机原理,提出了对称双辊轴向轧制成形螺旋锥齿轮新工艺,利用刚塑性有限元模拟软件对新工艺变形过程进行了仿真分析,对成形工艺力进行了理论计算。根据仿真和计算结果,在对称双辊辗压机上进行了轧制螺旋锥齿轮工艺试验,试验结果表明,新工艺能保证螺旋齿形充满,且成形力较小,温成形外径为246mm汽车从动螺旋齿轮的成形力约为2000kN。

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。

环坯温度分布状态对径轴向轧制变形遗传影响

径轴向轧制是制造大型无缝锻态组织环件的先进塑性成形工艺。径轴向轧制生产中,由于环坯锻造时不同部位的变形和传热条件不同,导致环坯温度分布不均匀,会对轧制过程环件变形和组织演变产生不同的遗传影响,而现有的研究都忽略了这一因素。为此,采用仿真模拟分析方法来研究环坯温度分布状态对径轴向轧制变形的遗传影响。基于SIMUFACT有限元分析软件平台,建立42CrMo大型环件径轴向轧制三维热-力-组织多场耦合仿真模型,并通过耦合环坯冷却模型建立6种不同环坯温度分布状态。通过模拟分析,研究6种环坯温度分布状态对轧制成形环件应变、温度及晶粒尺寸大小及分布的不同遗传影响规律。结果表明,环坯上下表面低温分布状态导致环件轴向应变、温度和晶粒尺寸均值减小,轴向应变均匀性增加、轴向温度和晶粒尺寸均匀性减小;环坯内外表面低温分布状态导致环件径向应变、温度和晶粒尺寸均值减小,径向应变均匀性增加,径向温度和晶粒尺寸均匀性减小。研究结果为径轴向轧制合理调控环坯温度分布状态从而提高成形环件质量提供科学依据。

双锥辊轴向轧机及轴向轧制技术

介绍一种新型的锻压设备———双锥辊轴向轧机的原理、结构、传动系统和 2 5 0 0kN型机的基本参数。简述轴向轧制工艺与法兰件 (锥齿轮 )

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。

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。

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。

新型锻压设备——双锥辊轴向轧机及轴向轧制技术

设计了一种新型的锻压设备一双锥辊轴向轧机。介绍了它的原理、结构、传动系统和2500kN型机的基本参数；简要论述了轴向轧制工艺；设计了法兰件和锥齿轮轴向轧制成形模具；开创了新设备实际应用的先河。

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。

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%。

环件径轴向轧制中轴向爬升机制与抑制方法研究

环件径轴向轧制过程是多运动耦合作用下的复杂动态变形过程,轧制过程中容易出现各种不稳定现象,研究针对环件在径向孔型中沿轴向向上爬升(又称爬辊)的轧制失稳现象,首先运用力学理论,分析了环件在径轴向轧制过程中的受力状态,揭示了其爬辊现象产生的力学机制,然后提出了一种基于导向辊的形状与分布优化设计的爬辊现象抑制方法,并通过有限元模拟和实验验证了该方法的有效性。研究结果为实际生产中有效地解决爬辊现象提供了科学指导依据。

大型凸台截面环件径轴向轧制刚性稳定条件研究

保证轧制过程稳定性是实现大型异形截面环件轧制成形的难点之一,以大型凸台截面环件为研究对象,通过理论解析方式建立了轧制过程环件刚性稳定数学模型,借助MATLAB数学分析软件探讨了凸台截面环件的几何特征对环件刚性稳定的影响。基于ABAQUS有限元分析软件对建立的环件刚性稳定模型进行了模拟验证。结果表明,模拟值与理论值的最大相对误差小于6%。通过对铝合金环件进行准静态压弯物理实验模拟环件失稳变形过程,实验值与理论值最大误差在10%以内。

径-轴向辗环机轴向轧制机构结构分析

采用三维造型软件SolidWorks建立了某型号径-轴向辗环机轴向轧制机构的实体模型。以有限元软件ANSYS为分析平台,通过合理处理接触、约束和载荷等边界条件,建立了有限元分析模型,对轴向轧制机构进行了三维弹性接触分析,得到了轴向轧制机构及主要部件的等效应力、位移变形、等效应变。对变形角进行了定义,提出了求解变形角的方法。计算结果表明,变形角为0.041°时,各部件的最大等效应力均小于屈服极限,轴向轧制机构刚度符合设计要求,各部件满足强度要求。