基于DEFORM-3D的X型号压裂泵用连杆模锻件预制坯优化

针对X型号压裂泵用连杆模锻件的形状特点,结合实际生产提出了一套成形工艺方案。利用有限元数值模拟软件DEFORM3D分析了预制坯形状对成形结果的影响,设计了3种预制坯方案,模拟终锻成形过程。通过对比不同方案成形过程中的填充情况、等效应变云图、等效应力云图、截面金属流速分布等,得出了合理的预制坯形状及成形工艺参数,消除了产生缺陷的风险,提高了锻件的一次成形率,通过生产试制,有效验证了研究结果。

轧制复合法制备泡沫铝夹心板发泡预制坯

通过轧制复合过程,获得了具有高致密度芯层特征的发泡预制坯,研究了轧制压下率对粉末致密度及均匀性的影响,分析了粉末层的变形特征。结果表明,轧制过程可以使芯层粉末获得显著高于热压坯的致密度,综合考虑致密度的总体水平及沿宽度方向的均匀性,最佳轧制压下率为65%。在轧制力的作用下,具有不规则表面的芯层粉末相互接触,并产生变形,粉末颗粒表面的凸起部分与基体分离,轧制后大量小尺寸铝合金粉末颗粒富集于粉末颗粒交界区域。

泡沫铝夹心板轧制预制坯的粉末冶金发泡工艺

对采用轧制复合法制备的发泡预制坯的粉末冶金发泡过程进行了研究,确定了制得的泡沫铝夹心板的组织及物相,分析了发泡剂TiH2颗粒尺寸及团聚对发泡效果的影响.研究结果表明:轧制坯充分发泡后,泡壁主要有Al3.21Si0.47,Ti及Ti3O相,Ti和Ti3O颗粒同泡壁结合紧密;预制坯内大尺寸发泡剂TiH2颗粒的周围易形成微裂纹,发泡时裂纹的宽度可扩展至100μm以上,裂纹周围的泡孔发育不良;混料及轧制阶段形成的TiH2团聚导致局部发泡驱动力过大,发泡后芯层内易形成大尺寸泡孔.

控制形状和变形的锻造预制坯多目标优化设计

以形状相对简单的单工序锻件为研究对象 ,基于刚粘塑性有限元的基本理论 ,以同时获得净形或近净形锻造和尽可能均匀的变形的最终成形件为优化设计目标 ,采用传统的黄金分割法 ,采用加权和的方式 ,对单工序锻件的毛坯形状多目标优化设计进行了研究 .并以一轴对称锻件为例进行了毛坯形状的多目标优化设计 ,取得了满意的效果 .

航空铝合金构件预制坯工艺优化研究

在刚—粘塑性有限元及模锻技术理论的基础上,采用Deform-3D软件对航空铝合金锻件成形过程进行数值模拟。分析了不同形状预制坯对充填行为、载荷、温度以及流线的影响。结果表明:7075铝合金在凸模速度为2mm/s,坯料初始温度为430℃,摩擦因子为0.3的条件下,采用某预制坯能够成形出高质量锻件。

基于三维静电场的TC4合金叶片预制坯设计

以一种TC4合金叶片为例提出了一种新的基于三维静电场的预成形设计方法。利用塑性变形过程中坯料流动规律类似于静电场等势线这一特征,通过三维静电场模拟选取适当的等势场作为预制坯的基本形状。并利用数值模拟软件对TC4合金叶片的等温成形过程进行模拟,与采用传统经验设计的预制坯成形过程进行了对比。结果表明,采用三维静电场设计的预制坯成形效果良好,该方法特别适合复杂表面锻件体积成形工艺的预制坯设计。

预制坯形状尺寸和成形方法对铝合金连杆体闭塞锻造成形的影响

利用Deform-3D有限元软件对铝合金连杆体的闭塞锻造过程进行了数值模拟,研究了预制坯形状尺寸和成形方法对成形过程的影响,揭示了铝合金连杆体在闭塞锻造成形过程中成形缺陷的产生原因。模拟结果能为铝合金连杆体闭塞锻造成形工艺的制定提供指导。

锻造曲轴预制坯连皮结构优化设计

针对曲轴模锻生产中普遍存在的平衡块充填困难、材料利用率低下的问题,对常规曲轴预制坯等厚连皮结构进行了优化设计。提出了梯形、凹形、凸型三种新型的工艺连皮形式,并构建有限元模型分别对其进行仿真分析。通过对比分析发现:连皮形式对曲轴预成形效果的影响很大,其中凸形连皮具有最优的平衡块填充能力。在此基础上进一步对凸形连皮的厚度进行了优化,最终得到了较优的连皮结构和厚度取值,研究内容最终得到实验验证。

预制坯对航空类铝合金H型锻件截面组织流线的影响

针对航空类铝合金H型锻件成形过程出现的穿流、变形不均匀等缺陷,以Deform软件为平台,研究不同筋部高宽比预制坯对铝合金H型锻件成形过程中金属流线及晶粒尺寸的影响。研究结果表明,预制坯高宽比越小,锻件出现穿流缺陷越严重;预制坯高宽比越大,锻件出现穿流的几率越小,但锻件截面晶粒尺寸分布越不均匀。

单工序少无毛边锻造过程预制坯形状优化设计

针对单工序锻造在终锻之前一般都需要以镦粗进行预制坯的实际情况 ,通过刚粘塑性有限元法 ,以实际锻件超出预定直线部分的体积为目标函数 ,以镦粗的压下量为优化设计变量 ,采用黄金分割法对其预制坯工艺优化设计进行了研究。并对一轴对称锻件的镦粗压下量进行了优化设计 。

控制变形均匀性的锻造预制坯优化设计

锻件变形的均匀程度是衡量锻件质量的一个重要指标 ,该文以提高锻件的变形均匀程度为优化设计目标 ,以刚粘塑性有限元为工具对锻造过程优化设计进行了研究。确定了目标函数的表示方法、优化设计方法及优化设计变量。基于刚粘塑性有限元和优化设计基本理论 ,编制了相应的优化程序 ,并对一轴对称锻件的镦粗压下量进行了优化设计 。

轮盘体预制坯结构对锻造成形质量的影响

预制坯是影响复杂锻件锻造质量的重要因素。本文针对某型火车轮盘锻件的锻造,对比分析了两种预制坯的锻造填充规律和锻压力分布规律,并分析了不同摩擦系数对锻件偏差的影响。结果表明,方案2预制坯在锻造过程中,锻件应力分布更均匀,特别是轮辐等重点部位未出现应力集中现象;方案2锻压力更小,方案2优于方案1。

预制坯对杯形薄壁梯形内齿旋压成形的影响

采用有限元数值模拟与试验研究相结合的方式,就杯形薄壁梯形内齿轮旋压过程中毛坯壁厚选择和壁厚偏差控制对成形质量的影响进行了研究。结果表明,毛坯壁厚较小时,过大的材料减薄率将会导致轮齿成形缺乏足够的充填材料,从而出现轮齿成形高度下降,甚至工件外侧内凹等问题;毛坯壁厚的壁厚偏差同样会影响轮齿成形,壁厚偏差控制在2.5%以内有利于内齿轮成形。

环形粉末预制坯压制规律研究

研究了环形粉末预制坯压制过程中压力和密度变化规律。通过力学分析建立了环形粉末预制坯压制力学模型,导出了6种压制方式下压制力沿预制坯高度分布规律,建立了统一的压制力分布计算公式,并计算了环形粉末预制坯下端面的最小压制力。基于黄培云粉末压制理论,导出了环形粉末预制坯相对密度沿高度分布计算公式,以及环形粉末预制坯上下端面密度的比值。

粉末盘预制坯两次镦粗成形工艺的有限元模拟与分析

采用商用有限元软件,对FGH96合金盘坯的两次镦粗成形工艺进行了有限元数值模拟。通过对不同圆弧半径模具镦粗成形过程的模拟,分析研究了模具圆弧半径对预制坯相对直径比以及镦粗后盘坯变形均匀程度的影响规律,同时对镦粗过程中等效应变速率的变化规律进行了分析,得到了合理的模具圆弧半径的取值范围,从而为粉末盘件预制坯的工艺制定提供了一种新的选择。

轴承外圈闭式模锻预制坯形状仿真优化研究

运用有限元软件对轴承外圈闭式模锻成型进行了数值模拟。研究了三种预制坯方法对模锻过程中金属流动、模具受力、应力应变和温度的影响。以提高变形均匀性和降低载荷为目的,给出了合理的预制坯形状,为轴承外圈和类似锻件的闭式模锻工艺设计提供了依据。

一种基于三维静电场模拟的预制坯设计新方法

预制坯设计是锻造工艺设计中的重要内容之一。笔者以某TC4合金叶片为例提出了一种基于三维静电场模拟的预制坯设计新方法,该方法利用塑性变形过程中坯料流动规律类似于静电场等势线这一特征,通过三维静电场模拟选取合适的等势线作为预制坯的基本外形轮廓,并通过等势线的分布来判断坯料成形时的流动特征,从而可以判断锻造成形过程中可能出现的缺陷。结果表明:基于三维静电场设计的预制坯成形后锻件轮廓清晰,坯料流动更趋合理,变形更均匀,并能有效降低成形载荷。提出的设计方法特别适合于复杂形状锻件及难变形材料的预制坯设计。

预制坯结构对汽车凸轮热锻成形质量的影响分析

汽车凸轮轴整体锻造效率和材料利用率低,装配式凸轮轴可以单独精密成形,简化了加工难度、节约了材料。本文根据装配式凸轮轴中凸轮的精密热锻工艺,研究了预制坯结构对成形质量的影响。结果表明,椭圆形的预制坯最符合凸轮锻造过程中的金属流动特性。

钛合金大型复杂件预制坯成形工艺模拟研究

通过分析TA15钛合金大型复杂件预制坯的外形特点,确定了采用方坯通过自由锻和胎膜锻成形预制坯的工艺方案。基于DEFORM-3D有限元模拟软件,建立了胎膜锻成形的有限元模型,模拟分析了其成形过程,得到了平砧圆角半径、左凸台宽度、胎膜半径对预制坯成形的影响规律,同时通过试验验证了模型的可靠性。结果表明,应先局部镦粗成形凸台,后进行胎膜锻,两工序不能颠倒;平砧圆角半径越大,凸台高度及两凸台间的高度差越大,但右凸台的倾斜程度越来越小;随左凸台宽度的增大,左凸台高度由小于右凸台高度逐渐转变为大于右凸台高度,但对右凸台的高度影响不大;随胎膜半径的增大,左凸台的高度逐渐增大,右凸台的高度逐渐减小,两凸台的高度差逐渐增大。该研究为大型复杂件预制坯成形工艺方案的制定,及胎膜锻参数的选择,提供了理论指导。

预制坯形状对高压导叶片锻造成形过程中金属流动的影响

高压导叶片锻造成形时内部出现流线涡流、应变分布不均及应力集中等缺陷。针对此现象,本文研究了不同预制坯形状对金属流动的影响。研究结果表明:预制坯榫头部分形状为腰果形且外侧加设一定高度的凸台、叶身部分坯料为半月形时,所有金属都在指定的范围内作短程的定向流动,成形完毕后金属流线与锻件形状保持一致,流线顺畅,可以使锻件内部变形更均匀,避免了应力集中现象。