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.     

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.     

工艺参数对楔横轧多楔轧制成形机理影响分析

针对楔横轧多楔精密轧制长轴类零件中工艺参数的确定主要依靠经验、轧件缺陷频繁发生的难题,采用自主开发的多楔命令流有限元程序对多楔轧制过程进行有限元数值模拟,从理论上较详细分析成形角、展宽角和断面收缩率三个主要工艺参数对轧件内部等效应力、应变和轴向位移的影响,得到其相应的变化规律,并对断面收缩率对轴向位移的影响规律进行实验验证.     

楔横轧空心件稳定轧制条件分析

引入塑性铰要领,用平面应变理论和能量法研究了楔横轧空心件的平均单位正压力和压扁条件,并推导出楔横轧空心件的稳定轧制条件。     

楔横轧轧制汽车变速器第二轴研究

变速器是汽车的一个重要部件，改善变速器的生产加工技术，降低成本，具有重要意义研究用楔横轧技术加工变速器第二轴，与传统的金属切削加工技术相比，由于轴的台阶部位没有切削断点，金属流线保持连续，使零件的机械性能明显改善；同时，楔横轧技术利用挤压延展原理加工轴类零件，材料的利用率明显可以提高，且对于台阶轴零件，台阶相差越大，节材率越高另外楔横轧技术便于工厂实现自动化生产，有利于降低成本，提高劳动生产率笔者利用楔横轧技术制造了一条生产线，实测材料利用率可达９０％以上，材料的拉压性能明显改善；劳动生产率达三人单班月产量５００００根轴，比用车床加工生产率提高２５倍     

楔横轧轧制汽车变速器第二轴研究

变速器是汽车的一个重要部件，改善变速器的生产加工技术，降低成本，具有重要意义，研究用楔横轧技术加工变速器第二轴，与传统的金属切削加工技术相近，由于轴的台阶部位没有切削断点，金属流线保持连续，使零件的机械性能明显改善；同时，楔横轧技术利用挤压延展原理加工轴类零件，材料的利用率明显可以提高，且对于台阶轴零件，台阶相差越大，节材率越高，另外楔横轧技术便于工厂实现自动化生产，有利于降低成本，提高劳动生产率     

工艺参数对楔横轧二次楔轧制超大断面收缩率轴类件的影响

为考察楔横轧二次楔轧制在超大断面收缩率情况下的成形规律,在H630轧机上进行了不同工艺条件下的超大断面收缩率轧制实验,得到各工艺参数对轧制质量的影响规律,发现在超大断面收缩率情况下二次楔的工艺参数对内部缺陷和拉断加工界限有决定性影响.结果表明,只要参数得当,二次楔轧制可以获得合格的大断面收缩率轴类件.     

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.     

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。     

用楔横轧新工艺轧制货车D轴初试成功

在辽宁省、沈阳市科委主持下,我院轧钢教研室与沈阳轧钢厂协作,于六月八日在沈阳轧钢厂采用楔横轧新工艺成功地轧出了铁路用量最大的货车D轴。这项成果是火车D轴生产方式的一大跃进,它将为我国火车轴生产赶、超世界先进水平开辟道路。     

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题。本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚。通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性。     

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.      

楔横轧系列化轴类零件

楔横轧系列化轴类零件由北京科技大学研究，与顺义钢顺联营楔横轧厂共同开发的楔横轧技术，几年来解决了超大直径、超长度、窄凹档台阶、密集台阶、大断面收缩率、堆积轧制等一系列技术关键，发展了楔横轧模具的计算机辅助设计及加工制造技术，形成了多品种批量生产能力。...     

楔横轧楔入轧制接触面几何形式

在对楔入轧制过程分析的基础上,建立了板式楔轧楔入轧制接触面的数学模型,确定了轧制接触面方程及其边界方程,以及不同工艺条件,不同轧制阶段下的接触面几何形式。     

工艺参数对楔横轧螺旋齿轴成形的影响

根据楔横轧轧制过程金属体积不变原则,设计固定螺旋升角和变螺旋升角的实验模具,分别用圆坯料和内凹锥坯料在H630楔横轧机上进行梯形螺旋齿轴的轧制实验。研究结果表明:采用圆坯料进行轧制时,易产生轧件齿高不均、螺距不均等缺陷,而内凹圆坯料可以解决齿高不均的问题,最终获得轧制合格齿形的坯料直径经验公式。模具螺旋升角是影响轧件齿形质量的重要参数,模具螺旋升角采用轧件螺旋升角时,轧件齿形端部螺距变大,且出现螺旋痕缺陷。模具螺旋升角选用轧件瞬时直径对应的螺旋升角时,轧件螺距均匀、无螺旋痕缺陷。因此进行楔横轧梯形螺旋齿轴轧制时,选择合适直径的内凹圆锥坯料,采用瞬时变化螺旋升角值,能得到齿形较好的轧件。     

楔横轧椭圆轴直角台阶轧齐曲线

根据楔横轧工艺的特点,推导了椭圆轴在轧齐过程中螺旋斜锥体大端半径随轧件转角变化的旋转公式.通过对轧齐过程的分析,获得了各阶段的体积公式,并依据体积平衡原理得到了椭圆轴直角台阶轧齐曲线.最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对椭圆轴的轧齐过程进行了模拟,取得了良好的结果,同时验证了曲线方程的正确性.     

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.     

楔横轧汽车轴类零件毛坯

北京钢铁学院与第二汽车制造厂在我国首先开展楔横轧生产汽车轴类零件毛坯的研究。为此选择了东风5t车上的变速箱中间轴、转向蜗杆轴,转向直接杆、转向球销及同步器锁销这5个有代表性的零件,作为研究对象。在北京钢铁学院实验轧机试轧成功的基础上,分别在二汽厂的锻造分厂及标准件分厂建立了直径为1000mm、630mm、350mm3条楔横轧生产线,现均已投入工业生产,并收到显著的技术经济效果。