基于数值模拟的钛合金锥形件激光辅助铲旋成形研究

针对中部带法兰锥形件采用传统“锻造+机加工”制备时材料利用率低、强度及韧性不足的问题,提出采用激光辅助铲旋成形工艺来实现钛合金中部带法兰锥形件的完整近净成形。根据铲旋成形原理,选取合适的激光热源模型,并基于Simufact Forming软件平台建立激光辅助铲旋有限元模型,研究了铲旋成形过程中的中部法兰变形区温度、变形行为及等效塑性应力和等效塑性应变分布规律。结果表明,采用坯料整体预热+激光辅助补热的方式,可实现坯料基体表层温度高、内层温度低,既有利于表面金属材料铲旋成形出法兰,又可避免锥壁翘起;铲旋成形时变形区材料轴向流动较多,径向流动较少,法兰形状呈“倒水滴”状;旋轮接触区等效塑性应力值较大,但法兰主体部分等效塑性应力值较小且分布均匀;基体主要变形区等效塑性应变值最大,达9~11,沿厚度方向逐渐减小,具有局部大塑性变形且变形不均匀的特点。

泵轮壳体铲旋变形损伤影响因素分析与工艺优化

针对某泵轮壳体使用过程中的断裂问题,对其铲旋过程进行数值模拟,得到了成形过程中的应力应变场和损伤分布特征,并探讨了裂纹产生的原因。通过对比旋轮的进给速度、下模转速和旋轮切入高度对成形质量的影响,结合圆角处应变、内筒平均应变和成形能量曲线进行分析,得到优化的铲旋工艺参数为旋轮进给速度4.6 mm/s、下模转速300 r/min、旋轮切入高度6.24 mm,泵轮壳体铲旋成形损伤得到改善。