Simulation of Large Forging Flat-Anvil Stretching Process and Its Optimization

In this paper,a kind of mathematic method for optimizing stretching process of large forgings is proposed.Distributions of effective strain within forged ingots is described by a Gauss function,which is obtained from the simulation of flat-anvil stretching process.Successive stretching is expressed by the superimposing Gauss functions.Optimized stretching process,with both homogeneous and certain strain in the center of forgings,is presented by derivation of this function.The relationship between effective strain and the values of feed is obtained during the successive stretching with a rotation angle of 90° and a feed displacement of 1/2 anvil width.The optimization result is verified by finite element simulation.Optimized value of feed obtained using this method can ensure both uniformity and forging penetration.It provides mathematic model and theoretic basis of optimizing large forging stretching process.

大锻件锻造拔长砧型

利用有限元软件模拟了V型砧的锻造拔长过程,并对不同夹角的V型砧压下后锻坯塑性变形区内应力、应变的状态进行比较。结果显示,在117°～153°温度范围内,V型角越大,锻坯心部金属获得的变形量越大,但同时锻坯次表层金属的变形程度减小。为此,将V型砧夹角处的V型砧面改为凸型平砧面,提出了梯型砧锻造拔长工艺。结果表明,梯型砧工艺提高了锻坯内部的压应力水平,使锻坯心部和次表层金属同时获得了较大且均匀的变形,有助于扩大锻坯内部孔洞的锻合范围,改善大锻件的内部质量。

径向精密锻造机V字锥形锤砧锻造分析及数值模拟

为改善精密锻造机锻造轴类件横向性能,设计一种新型锤砧——V字锥形锤砧,即在普通锤砧定径区两侧的主工作斜面上堆焊开口相反的两个V字锥形突起。对V字锥形下端的金属流动情况及坯料子午面与横截面上的变形进行分析,运用DEFORM软件对普通锤砧锻造与V字锥形锤砧锻造进行数值模拟,比较选定的5个横截面上典型点的应力应变,结果表明:使用V字锥形锤砧锻造,增加了金属的横向流动性,变形区的等效应变等效应力增大;减小了变形差异程度,横截面上各点的变形差异程度减小30%以上;改善了轴线心部的应力状态,中心点的轴向拉应力减小50%。生产实践表明,使用V字锥形锤砧替代普通锤砧锻造芯轴,有效提高了锻件的力学性能。

大型核电低压转子锻件倒棱新工艺的模拟

低压转子是核电机组关键零部件。低压转子锻件方截面坯料倒棱工艺一般采用普通平砧或无曼内斯曼效应的锻造法(Free from Mannesmann effect,FM)法,锻坯的变形仅集中在表层,难以深入心部,这浪费了倒棱工艺的大压下量。提出一种新的改进工艺方案,采用V形砧倒棱工艺来改善锻件心部应力应变状态,并通过数值模拟和物理模拟相结合的方法对其应力应变的分布进行研究。模拟结果表明,采用V形砧倒棱工艺,锻件心部等效应变增加,静水压力增大,随V形砧角度的减小应力应变分布效果更好;本质为型砧侧壁和锻件的接触面积的增加,使得接触处形成难变形区,从而使锻件取得更好的心部应力应变条件。连砧倒棱在两砧相搭接处对应区域存在小变形区,可以通过错砧工艺进行消除。建议倒棱工艺采用V形砧,角度小于等于120°,压下率大于20%,连砧错砧。

内齿轮冷挤压精锻成形数值模拟与工艺研究

对减速器的内齿轮及其模具建立弹塑性有限元模型,采用成形数值模拟分析对内齿轮冷挤压过程进行了模拟,得出了较为准确的成形应力分布;对应力结果进行分析,确定了应力集中的部位,从而找到了减少应力集中的办法,仿真结果和实际符合很好,较大程度地提高了模具的使用寿命。研究成果对冷挤压成形的有限元仿真以及塑性成形工艺控制和提高模具寿命具有指导意义。

水平V型砧连续拔长工艺的数值模拟

对水平V型砧锻造法进行了连续拔长过程的数值模拟。以前的研究仅仅给出了单次压下拔长模拟结果,忽略了上一次压下所产生的变形对后续压下的影响,采用ANSYS有限元分析软件对水平V型砧锻造法实现了矩形截面毛坯连续拔长过程的数值模拟,分析了锻件横截面上的中心轴线横向应力分布。

不同型砧下方柱体倒棱工艺研究

利用有限元软件模拟了120°的V型砧和梯型砧的锻造倒棱过程,分析了在不同型砧上倒棱后锻坯塑性变形区的内应力、应变分布和变形规律。结果表明:与120°的V型砧相比,采用梯型砧倒棱提高了锻坯内部的压应力,使锻坯心部和内外表层金属均获得较大的均匀变形,避免了表面裂纹的产生,提高锻件的内部质量;它为正确制定倒棱工艺提供理论依据,对大型锻件的生产实践提供指导。

新型复合曲面型砧的设计

以大型钢锭锻造过程为研究对象,创新设计一种新型复合曲面型砧对锻件进行锻造;采用非线性有限元和物理模拟实验方法,通过理论建模和数值模拟,对大锻件内部组织变形的均匀性进行研究,以求找出在用不同形状砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。以DEFORM软件为平台,对新型复合曲面型砧的锻造过程进行有限元模拟;根据影响锻造效果的主要因素砧宽比、型砧角度和设计复合曲面型砧所需的镜像线高度,特设计几种不同几何参数的工况,以求解出复合曲面型砧的最佳几何参数。

上平下V形砧锻造阶梯轴关键技术的研究

建立了上平下V形砧拔长圆轴的力学模型,分析了各区的应力与变形;提出了上平下V形砧锻造阶梯轴台阶的操作原则,确定了坯料转动角度与压下量的匹配关系;针对1365mm支承辊坯的台阶拔长,按新操作原则制订了工艺参数,进行了数值模拟。结果表明:变形区应力状态好,中心区域的锻透性良好,变形部分轴线的偏移量小。按新技术进行了实际生产,制造的锻件经超声波探伤证实为合格,锻造中变形部分的轴线偏移量小于要求值。

大型厚壁封头热锻成形中降低成型载荷的策略

大型厚壁封头严苛的使用性能要求其采用整体锻造方法生产,但锻造企业通常不具备足够的设备能力以满足封头整体锻造超高的力能需求。基于刚粘塑性有限元模拟平台DEFORM-3D,对大型厚壁封头上砧旋转锻造成形原有的工艺方案进行了模拟仿真,分析了产生折迭缺陷和锻造载荷超限的原因。优化上砧形状为马鞍型,并确定上砧的运动轨迹为单周压下量为100 mm,每压下一次后上砧旋转角度为24°。对优化后的工艺方案进行仿真计算。结果表明,工艺优化有效地将所需的成形载荷降到了设备能力允许的范围之内,并使整体锻造的封头无折迭缺陷。研究结果对提高封头整体锻造的可行性及改善大型厚壁封头的成形质量具有重要的指导意义。

汽车后桥盆齿成形工艺优化及实验研究

运用数值模拟方法对盆齿毛坯的成形过程进行模拟,对其传统工艺进行优化。消除了碾扩过程中产生的飞边,增加了一道精压工序,大大减少了后续机加工工序和工作量,提高了生产效率。

连接盘成形过程数值模拟及工艺优化

运用数值模拟方法对连接盘的成形过程进行模拟,对其传统工艺进行优化。生产实践证明,单件连接盘料耗降低了31.25%,大大减少了后续机加工序和工作量,提高了生产效率,单件成本降低,获得了不错的经济效益。

新型复合曲面型砧的锻造性能比较

以大型钢锭锻造过程为研究对象,通过理论建模和数值模拟,对大锻件变形的均匀性进行研究,将新型复合曲面型砧和传统V型砧的锻造结果进行比较,以求找出在用不同砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。结果表明,复合曲面型砧在锻件组织性能优化上具有优势,其不但能使大型锻件心部得到很好的压实效果,有效地消除了钢锭内部出现的偏析、疏松及缩孔缺陷,而且大型锻件表面金属变形也能得到很好的控制,消除了锻造过程中的难变形区。

摩托车带爪齿轮坯的精锻成形数值模拟与工艺研究

采用DEFORM软件对摩托车带爪齿轮坯进行了温精锻成形工艺数值模拟分析,并采用专用模具进行了温精锻工艺的实验研究。模拟与实验结果表明,闭式温精锻工艺与模具设计合理,数值模拟分析准确。

大型低压转子锻件多道次拔长工艺控制

随着大型核电低压转子锻件尺寸和重量的增加,锻造工艺需要解决的核心问题之一,就是主拔长工艺中锻件变形能够均匀,而且可防止漏砧,防止局部存在未变形区。文章提出多道次拔长工艺控制方法,通过合理翻转及布砧工艺提高锻件的整体变形效果,并通过数值模拟和物理模拟相结合的方法,对不同工艺的应变分布进行研究。研究结果表明,锻造时,合理的翻转及布砧工艺可以得到较好的内部变形分布。考虑到方便操作,认为对90°翻转工艺采用错砧0.8布砧工艺,对180°翻转工艺采用错砧0.7布砧工艺。

新型复合曲面型砧锻造过程的有限元模拟

以大型钢锭的锻造过程为研究对象,通过了解现有凸面型砧锻造过程的不足,在原有传统V型砧的结构基础上,设计了一种新型复合曲面型砧。以DEFORM分析软件为平台,以KD锻造法为基础,对新型复合曲面型砧进行有限元数值仿真模拟分析,通过大量的模拟结果以确定最优的工艺参数。最后再结合其他型砧对锻造方案进行改进,以达到改善锻坯表层难变形区内金属状态的作用。

具有非加工面的钢质锻件精密成形工艺分析及设计

利用某合金钢锻件锻造工艺设计为例,采用了数值模拟分析与工艺试验相结合的手段,研究了具有非加工面的钢质锻件精密成形工艺设计的基本过程。研究结果表明,准确的材料模型是工艺设计的基础,数值分析与工艺试验结果保持一致,数值分析结果为该类成形工艺的模具弹性变形补偿提供了准确的数据。小批量试生产表明,该成形工艺设计满足了设计要求。

基于多向锻挤技术汽车轴管成形过程数值模拟

运用数值模拟方法对汽车轴管的成形过程进行模拟分析,对其传统工艺进行优化。模拟结果表明:采用多向锻挤复合成形技术,大大减少了后续机加工工序和工作量,提高了生产效率,单件轴管节约材料3.2kg,料耗降低40%,获得了不错的经济效益。

锻压设备对热锻模型腔近表层负荷的影响

本文选取三类典型锻压设备,运用有限元分析软件对汽车前轮毂终锻模锻造过程进行数值模拟,分析不同加载方式对热锻模损伤的影响程度。研究表明:合理选择锻造设备可以降低锻模负荷,提高锻模使用寿命。

国内外摆动辗压技术的研究和发展

介绍了摆动辗压成形技术在美国、英国、波兰、前苏联、瑞士、日本和德国等工业发达国家的研制和生产概况。综述了我国科技工作者在摆动辗压机的机身设计计算与制造、摆头的设计计算、摆动辗压的运动轨迹以及摆动辗压成形过程中坯料与摆头之间的接触情况等;在摆动辗压成形过程中的应力、应变分布的实验研究与数值模拟分析,缺陷形成机理分析,以及摆辗变形力的工程计算等;热摆动辗压成形工艺、温摆辗成形工艺和冷摆辗成形工艺在汽车、摩托车、五金工具和兵器工业等加工制造业的工程应用等方面所作的成形机理、数值模拟、设备和工艺研究情况。