楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准。本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则。在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律。结果表明：成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10。时,壁厚均匀性反而下降。基于多楔轧制实验,轧制1：5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性。     

楔横轧空心件压扁变形对成形的影响

楔横轧空心零件过程中轧件会发生压扁变形,增加了成形的困难. 文中首先采用有限元数值模拟的方法,对平板压缩实心零件和空心零件进行对比,研究了空心零件压扁变形的特征,并得到了压下量和相对壁厚是影响压扁变形程度的主要因素. 通过模拟两辊楔横轧成形实心和空心零件的轧制过程,分析了压扁变形使空心零件旋转条件变差的原因及其对轧制过程和成形结果产生的影响,进而提出了改善成形条件的方法.      

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

偏心轴类零件楔横轧轧制力分析

利用有限元手段对偏心轴类零件楔横轧轧制成形中的轧制区轧制力进行了系统全面地研究,在此基础上分析了偏心轴类零件楔横轧非轧制区接触力的产生原因及其对偏心轴类零件楔横轧轧制成形带来的影响.研究结果对认清偏心轴类零件楔横轧轧制成形机理、旋转条件、偏心极限都具有十分重要的意义.     

楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.     

轧制参数对楔横轧变截面等内径空心轴晶粒粒径的影响

为了得到楔横轧变截面等内径空心轴的微观组织演变规律,借助刚塑性有限元软件DEFORM-3D,建立楔横轧热-力-微观组织耦合的有限元模型,对轧制过程的微观组织演变过程进行数值模拟,研究原始相对壁厚、成形角和展宽角对轧件平均晶粒粒径的影响规律。研究结果表明:轧件平均晶粒粒径随坯料原始相对壁厚Q的减小而减小,随着成形角α的减小而减小,随着展宽角β的增大先减小后增大。综合楔横轧空心轴内孔椭圆度和平均晶粒粒径的影响,原始相对壁厚Q=0.625、成形角α=40°、展宽角β=3°为最优的轧制参数,建立的有限元模型具有可靠性。     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.     

芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4 N空心气门壁厚均匀性的影响规律

楔横轧空心轴类件存在壁厚分布不均问题,特别是在小直径大长径比空心件楔横轧成形中更为突出.本文在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了5Cr21Mn9Ni4N耐热钢的热压缩实验,得到了5Cr21Mn9Ni4N的热变形本构方程.通过改变芯棒直径,采用有限元仿真和实验相结合的方法,研究了楔横轧轧制空心气门过程中的壁厚变化规律.研究结果表明,带芯棒轧制时,芯棒直径存在临界值,在该值下进行轧制,空心气门预制坯壁厚均匀性最优;楔横轧空心件时,金属轴向均匀流动是壁厚均匀的必要条件;轧件轴向拉应变减小,径向压应变变大,周向应变在0附近且为拉应变时,壁厚较为均匀.     

楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理

为研究大断面收缩率轴类件楔横轧成形问题,做了楔横轧一次楔成形极限实验.发现楔横轧一次楔轴向拉断成形极限可以远大于通常公认的75%界限,实验中成功轧制出断面收缩率为97.7%的超大断面收缩率轧件.推导了轧件轧制接触区轴向合力公式,利用有限元数值模拟方法分析了杆部对称截面轴向应力,揭示出楔横轧一次楔大断面收缩率可以成形的原因,即在适当条件下轧件变形接触区轴向受力接近于平衡,轧件杆部所受轴向拉应力较小所致.     

凸轮轴楔横轧精确成形机理

基于凸轮轴楔横轧精确成形原理,针对一种简单典型凸轮轴的楔横轧精确成形,采用DEFORM-3D有限元软件,利用三维刚-塑性有限元法对整个凸轮轴楔横轧轧制过程进行了数值模拟,得到了较为理想的凸轮形状成形结果,系统分析了凸轮轴楔横轧轧制过程中轧件的应变分布状态,以及轧件金属的轴向、径向和周向的流动规律.根据凸轮轴楔横轧的实际实验结果和数值模拟结果的对比,结果表明,数值模拟结果与实验结果相符合,利用楔横轧精确成形凸轮轴是可行的.     

H1400大型楔横轧机工作机座的结构及设计

阐述了笔者开发的H1400大型楔横轧机工作机座结构特点和设计要求. 采用边界元和有限元耦合新算法,数值模拟了楔横轧机主要零部件在轧制过程中的变形,精确计算出轧机强度和整体刚度. H1400大型楔横轧机工作机座结构的结构及设计为满足大型轴类件生产和市场需求提供了设备保障.     

楔横轧轧制螺旋齿形件力能参数的影响因素

针对楔横轧轧制螺旋齿形轴类件的成形过程复杂、轧制力与轧制力矩等力能参数受轧制条件以及工艺参数的影响规律复杂等问题,采用DEFORM-3D有限元软件模拟楔横轧轧制螺旋齿形件的成形过程,分析不同工艺参数对轧制力和轧制力矩的影响规律。在H630楔横轧机上进行轧制实验,分别采用AD7202压力传感器和TorqueTrak9000扭矩仪测试轧制过程中轧制力和轧制力矩,进而验证各工艺参数对力能参数的影响规律。研究结果表明:轧制力和轧制力矩随轧制温度的升高而减小,随齿高变化率、轧制速度以及轧辊直径的增加而增加,其中,轧制温度对力能参数的影响最明显,齿高变化率和轧制速度的影响次之,轧辊直径的影响最小;进行轧机设计时,为了确保轧机承受足够大载荷,一般选取较低的轧制温度、较大的齿高变化率和较大的轧制速度。     

楔横轧多楔成形汽车半轴力能参数的影响因素分析

轧制力和轧制力矩是楔横轧汽车半轴轧机设计中的重要参数,由于楔横轧多楔成形半轴时主楔和侧楔之间相互制约,轧制过程中轧制力和轧制力矩的变化复杂.针对典型汽车半轴,采用LS-DYNA有限元软件,对楔横轧多楔轧制汽车半轴进行了数值模拟,获得了轧制过程中各因素对轧制力和轧制力矩的影响规律.     

偏心轴类零件楔横轧轧制区轧制力差的影响因素

两轧辊在轧制区的轧制力不对称性是偏心轴类零件两辊楔横轧轧制成形的一个显著特征. 利用有限元法计算了偏心轴类零件楔横轧成形中轧制区轧制力差,并对其影响因素进行了较为系统全面的分析,阐明了影响因素对轧制力差的影响机理,最后还综合分析了各影响因素对轧制力差的影响程度.     

汽车变速器输入轴塑性成形工艺

输入轴是汽车变速器中重要零件,针对其特殊结构提出一火加热和轧锻结合的塑性复合加工工艺,即采用圆柱坯料只进行一次加热,依次采用楔横轧和锻造工艺加工塑性成形输入轴。本文分别设计楔横轧和锻造模具,并进行相关实验。在锻造工艺中轴部圆角采用挤压方案成形,避免其出现折叠缺陷。阶梯轴作为两步工艺的中间产品,其在复合工艺过程中起到承上启下的作用,分别对阶梯轴锥角和轴长进行实验与分析,确定参数的最佳选取范围,并最终通过复合工艺加工成形输入轴。输入轴齿形填充饱满,各部分无缺陷。