径向锻造三维成形锻透性的数值模拟

根据径向锻造的原理和GFM锻造机万能锤头锻打φ480mm圆棒料至φ250mm的工艺参数,采用DEFORM 3D软件对锻造过程进行了数值模拟;并从坯料心部的等效应变状态来研究锻件的锻透性。结果表明:用万能锤头锻打φ480mm至φ250mm坯料是可以锻透的,并得到锻透性随压下量的增加而增大的定量关系;同时在相同的压下量时,锻透性随拉打速度增大而减小。

径向锻造工艺参数对锻透性的影响

将轴类锻件径向锻造过程的锤迹投影到单位圆柱面上,分析了径向压下率、轴向送进率等工艺参数应满足的约束条件,推导了判断径向锻造锻透性的经验三角形法则与锻造工艺参数的关系,分析了锻造工艺参数对锻透率的影响;为了验证经验法则的有效性,对轴类锻件径向锻造过程进行了数值模拟,以等效应变应大于临界值以及不出现轴向拉应力作为锻透性的判断准则,分析了工艺参数对锻透率的影响。经验准则计算结果与数值模拟结果的比较表明:采用经验准则能够有效地判断轴类锻件径向锻造过程中的锻透性,其结果偏于安全。

基于刚塑性有限元的GFM精锻锻透性仿真

采用商用软件DEFORM用刚塑性有限元理论对GFM精锻锻透性进行了仿真研究,确认了GFM锻不透的问题并指出锻透性最大只能达到约60％,且与摩擦条件的影响关系不大,进而得出了GFM锻透性FPE与压下率△h／R的5次方回归关系式,为GFM精锻的工艺设计提供了参考。

径向锻造中锤头对锻透性的影响

分别从锤头工作表面的形状、工作表面整形段的尺寸、锤头锥角、锤头数目分析了锤头对径向锻件锻透性的影响,得出的结论是:使用含有预成形段的锤头有利于提高锻件的锻透性;双圆弧形工作表面的锤头比凹圆弧形工作表面的锤头更有利于锻件表面的成形和心部的锻透;锻件的锻透性随锤头工作表面的尺寸减小而增大;锻件的锻透程度随锤头锥角的增大而增加;对锤头工作面的合理设计有利于锻件心部压实;生产效率随锤头数目的增加而增加,但对锻透性没有影响。

45钢轴类零件径向锻造的锻透性分析

为了优选锻造工艺参数,从物理模拟和数值模拟两个方面对45钢轴类零件在径向锻造中的锻透性进行了研究。在物理模拟方面,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对铸态45钢试样在应变速率为1s-1,变形温度为1100℃条件下进行了等温恒应变速率压缩试验,观察了不同压缩量下铸态45钢的金相组织。结果表明,铸态45钢样的晶粒度随着压下量的增加而细化,压缩到一定程度后晶粒度趋于稳定。在数值模拟方面,运用DEFORM 3D软件对45钢轴类零件的径向锻造过程进行了模拟,研究了不同压下量和不同锻打速度对锻透性的影响。结果表明,锻透性随压下量的增加而增大。

基于经验法则的锻透深度计算公式推导与验证

推导了判断径向锻造锻透性的经验三角形法则与锻造工艺参数的关系,分析了锻造工艺参数对锻透率的影响。为了验证经验法则的有效性,对轴类锻件径向锻造过程进行了数值模拟,采用等效应变应大于临界值、以及不出现轴向拉应力作为锻透性的判断准则,分析了工艺参数对锻透率的影响。经验法则计算结果与数值模拟结果的比较表明:经验法则能够有效地判断轴类锻件径向锻造过程中的锻透性,其结果偏于安全。

环件轧制锻透条件有限元模拟及实验研究

为了研究环件轧制时压下量和锻透之间的关系,本文建立了环件轧制三维有限元模型。用塑性泥为模拟材料对环件轧制的锻透情况进行模拟,获得了不同压下量下的应变场和载荷行程曲线。在DNS200电子万能试验机上作塑性泥环坯压下实验,也获得了不同压下量下小孔应变量和载荷行程曲线,有限元模拟和实验研究的结果吻合良好。本文提出的压下量与锻透之间的关系为实际生产时工艺选择奠定了基础。

FM锻造法解决大型模块锻透问题的探索与实践

在35MN快锻机上,通过采用FM锻造工艺方法,成功生产出718H钢的800mm×1300mm大尺寸模块。结果表明,FM锻造法工艺合理可行;毛坯超声波探伤95%以上达到了GB/T4162-B级要求,很好地解决了大尺寸模具钢中心疏松问题。

身管线膛精密径向锻造的锻透性分析

身管内膛加工质量是保证身管武器射击精度的重要因素,为了提高身管内膛加工质量,利用有限元模拟方法研究身管内膛线膛部位的锻透性,并建立线膛锻透成形极限图。以5. 8mm口径线膛身管为研究对象,应用有限元软件Abaqus,建立了身管径向锻造三维有限元模型,分析了膛线成形中应力与应变的变化规律。结合内膛锻不透缺陷的表现形式,建立了以径向和周向塑性应变为表征的身管内膛膛线锻透的判断准则,即阳线上各点周向塑性应变变化率为0和径向塑性应变小于0.根据判断准则,得到以锻造比及毛坯径比为表征的身管锻透极限图,并通过试验验证了锻透极限图的准确性。试验结果表明:模拟的毛坯外径与内径比为3. 7时锻透的锻造比极限值为21. 18%,在试验的未锻透与锻透的锻造比之间,证明了锻透判断准则和锻透极限图的合理性。

弹膛精密径向锻造锻透性研究

目的 避免身管弹线膛一体化精锻过程中出现的各种缺陷,特别是身管弹膛处的锥体不易成形、锻透性较差的问题。方法 以身管弹线膛同锻时弹膛成形过程为研究对象,主要研究弹膛成形过程中材料的流动过程及锻透性条件。通过几何分析,判断弹膛成形的几何条件,初步确定抬锤位置等参数的合理范围。根据几何分析结果建立有限元模型,分析弹膛各关键点处应变等参数,提出以应变差为判断依据的锻透条件,并在实际实验中进行对比分析,得出身管弹膛锻透的应变条件。结果 身管弹膛各点处成形难易程度不同,以其中最难成形的三锥结束点作为评价弹膛锻透的标准,当该点处身管材料在触碰芯棒后径向应变减小量达到8%时,弹膛能够成形且锻透性较好。结论 通过几何分析、有限元分析以及实验的对比和验证,得出身管弹线膛同锻时弹膛锻透的条件,对身管弹线膛同锻工艺具有理论指导意义。

材料开坯方式及锻透性的研究现状

基于锻造、轧制、挤压三种不同的开坯方式论述材料开坯的研究现状,并且介绍了三种开坯方式各自影响开坯质量的主要因素。简单分析比较了三种开坯方式的优缺点。重点阐述材料锻造开坯及其锻透性的研究现状,并对锻透性的影响因素、理论模型及其研究方法进行论述。最后,表明了研究锻透性的重要意义,指出目前对于材料开坯的研究存在的一些问题,并对锻透性的理论研究及目前存在并需要解决的问题进行了展望。

铸态30Cr2Ni4MoV钢制坯过程锻透性分析

通过对铸态30Cr2Ni4Mo V钢动态再结晶状态图进行分析,利用应变值来表征锻透。当应变值为0.7时,钢锭发生完全动态再结晶,说明钢锭已经锻透。利用Deform模拟软件对制坯过程进行模拟,并结合缩比实验,发现当钢锭进行两镦一拔和两镦两拔时,钢锭各部位都已锻透,但两镦两拔的晶粒均匀度优于两镦一拔。

大型轴类锻件锻透压实技术的研究

大型轴类锻件是大型锻件中的典型代表之一,其锻造工艺有其特殊性,锻造过程控制难度较大,容易导致锻件横向力学性能不合格、超声波探伤不合格及粗晶、混晶现象的发生从而导致废品。尽管很多学者对此进行了大量的研究,并提出了一些工艺方法,但在实际应用中的效果并不是太好,其中一个很大的问题是定性的原则多,缺少具有可执行性的定量标准。本文采用任猛提出的"有效压实工艺准则",使得轴类锻件的工艺编制有了定量标准,能够指导制定详细的、具有很强操作性的锻造工艺,用来指导生产,确保了锻件生产的高质量和稳定性。

双金属环件轧制过程中的锻透研究

对双金属环件轧制过程中压下量和锻透率之间的关系进行了研究,通过建立双金属环件的三维有限元模型,借助有限元分析软件ABAQUS,根据环件锻透理论计算了芯辊的最小压下量,并以此为依据对不同芯辊压下量进行数值模拟,分析了双金属环件轧制过程中塑性区的分布规律以及芯辊压下量对双金属环件锻透率的影响规律,验证了环件锻透理论可用于双金属环件轧制过程的锻透性分析。当压下率为1.0%时,双金属环件完全锻透,而经验三角形法则计算的锻透率为21%,说明经验三角形法则不能够有效地判断双金属环件轧制过程的锻透性。

台阶轴径向锻造锤头数对锻透性和生产率的影响

采用Deform-3D对四锤头和两锤头径向热锻45钢台阶轴过程进行了数值模拟,依据等效塑性应变、平均应力和平均塑性应变在锻件中的分布来研究锻透性及揭示锻件端部缩孔的本质。结果表明:锻件中心的等效应变均大于零,说明10%的压下量已能锻透;锤头数目对锻件中心等效塑性应变的影响不大。采用锻件中心平均应力描述锻件内部的静水压力,考察其压应力状态,两锤头和四锤头锻造时锻件芯部的平均应力均为负值。在锻件表层之下存在压应变层、在芯部存在拉应变芯,这是锻件端部产生缩孔的原因。随着锤头数目的增加,轴向拉打速度成比例增加,生产率也增加。

大型飞机起落架模锻件锻透性研究

通过反向有限元法设计了起落架模锻工艺路线,分别建立了预锻和终锻过程的三维有限元模型,分析了大型飞机起落架不同锻造过程中的晶粒尺寸和锻透性变化。结果表明,锻造过程对终锻件的残余应变及晶粒分布具有重要的影响。预锻加终锻的锻造过程比其他锻造过程更优。大型飞机起落架的终锻过程继承了预锻结果的残余应变,导致终锻过程的残余应变减小,终锻件的最大残余应变为0.272;终锻过程继承了预锻结果的再结晶体积分数和晶粒尺寸,有效地提高了难成形区域的再结晶体积分数,并细化了晶粒尺寸,终锻件的平均再结晶体积分数为80%,平均晶粒尺寸为Φ40μm。由此可见,预锻加终锻的锻造过程能够有效地提高材料的锻透性,成形出满足使用要求的锻件。

大型筒形件轧制过程中的锻透研究

随着大型筒形件在重大装备中的核心作用愈加明显,其制造技术愈加重要。轧制技术是大型筒形件成形的重要工艺,为了研究筒形件轧制时压下量和锻透率之间的关系,建立了筒形件轧制的三维有限元模型,并应用有限元分析软件Deform-3D进行数值模拟。通过改变芯辊压下量,分别取芯辊相对进给量为15.9%,17.2%和19.9%进行数值模拟,分析筒形件锻透过程中塑性变形区的分布情况,得到大型筒形件锻透过程中塑性区的分布规律及芯辊压下量对筒形件锻透的影响规律。根据与经验法则所计算出的锻透深度进行对比得知,相对进给量为19.9%时筒形件实现完全锻透,这一结论与经验法则的判断一致,说明经验法则能够有效地判断大型筒形件轧制过程中的锻透性。

轴类件拔长V型砧和四砧径向锻造锻透性研究

轴类大锻件拔长可以采用V型砧、四砧径向锻造等。为了解这些拔长方式对锻件芯部变形的影响,应用有限元软件Super Form模拟了拔长锻造过程,对比分析了V型砧和四砧径向锻造两种工艺方法的锻透性。研究表明:V型砧拔长,锻后锻件内部等效应变分布不均匀,各处变形差异较大,经3道次拔长后,锻件芯部锻透性较好,给定条件下的累积等效应变约为1.6;四砧径向锻造,锻后锻件内部等效应变分布比较均匀,但锻件芯部锻透性较差,给定条件下芯部等效应变小于0.2,且端部一定长度范围内,芯部等效应变更小,经4道次拔长后,芯部累积等效应变为0.8左右。

自由锻拔长工艺对4Cr5MoSiV1锻材锻透性影响的研究

本文研究了不同的拔长工艺对4Cr5MoSiV1锻材锻透性的影响,分析结果表明:拔长工艺中方坯到方坯的工序道次越多,对成品锻材的锻透性提高越显著,越接近成品规格锻透性效果越好,成材规格越小锻透性越好。