高Nb--TiAl合金叶片锻造模拟

采用Deform-3D有限元软件模拟β-γ高Nb-TiAl合金叶片等温锻造,分析等效应变场、等效应力场与温度场的分布.叶片等温锻造中叶身与榫头的等效应变分布均匀,随着上模具压下速度的增大和预热温度的升高,变形过程中等效应力降低,有利于动态再结晶的发生;上模具压下速度在1.0~1.5 mm·s-1、预热温度在1250~1300℃有利于提高β-γ高Nb-TiAl合金叶片锻件的质量.     

基于RSM和FEM的辊锻件长度控制技术

以某钩尾框精密辊锻工艺为研究对象,首次应用响应面法(RSM)和有限元数值模拟法(FEM)对精密辊锻件的长度控制问题进行了研究.首先以满足辊锻件长度和降低轧辊最大扭矩为目标,采用FORGE3有限元软件建立了RSM与FEM相结合的二阶分析模型,研究了轧辊间隙、摩擦因子、轧辊转速和坯料温度对辊锻件的长度和轧辊最大扭矩的显著性和影响规律;其次采用优化后的工艺参数对该辊锻工艺进行了再模拟,提出了辊锻件长度的调试原则,利用该原则和点的反追踪技术对辊锻模具进行了再设计,同时分析了设计、模拟和生产辊锻件的长度和辊锻过程的功率耗散和分布.研究结果表明:应用RSM和FEM可准确有效地掌握精密辊锻件的长度控制技术.     

基于类等势场法和模型的锻件预制坯设计

利用塑性变形过程中金属的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种预制坯设计的新方法—类等势场法,并采用此方法对某齿轮锻件进行预成形设计。利用ANSYS软件得出预制坯形状,以此形状为局部变量,以压机速度、摩擦因数、温度为全局变量,以成形载荷、填充率、晶粒尺寸为优化目标,利用有限元软件DEFORM-3D进行数值模拟,并采用Matlab软件中的MBC(model-based calibration)工具箱对其进行数学建模及优化,最后在预锻工艺参数不变的条件下,得到终锻的最佳工艺参数组合是等势线ξ为0.205 V时的预制坯形状及压机速度为56 mm/s、摩擦因数为0.2、温度为1 000℃。生产实践表明:该方法设计的齿轮与传统方法相比,终锻成形载荷下降40%,材料利用率提高56.7%,而且组织得到细化。     

基于热加工图及响应面法的手把体多目标优化

以手把体为例,综合考虑应变速率及变形温度对材料微观组织结构和性能的影响,运用DEFORM材料库中的应力应变数据,建立了45钢的热加工图,初步为手把体锻造提供合适的工艺参数范围.进一步以初始锻造温度、飞边槽桥部高度、模具下压速率为优化变量,以锻件最大损伤值、终锻成形载荷、坯料填充率为优化目标,采用Design-Expert软件进行了响应面拟合建模分析,得到三个目标量的二阶响应面模型,并进行优化分析,经数值模拟验证其误差范围小于5%.生产实践结果表明:多目标优化后的工艺参数能够获得形貌完整的锻件,并有效地减小最大损伤值,降低成形载荷,显著地提高了材料利用率.     

基于TOPSIS和CRITIC的齿轮坯闭式热模锻工艺方案评估

目的 基于热力耦合机理,应用模型数值仿真和多参数化的评价机制,实施方案寻优,从而提升齿轮坯闭式热锻工艺的设计效率和成形质量。方法 基于DEFORM仿真软件对某工程齿轮坯锻件的3种闭式热模锻成形工艺方案进行CAE仿真分析,研究其金属塑性流动规律,并采用TOPSIS(Technique for Order Preferences by Similarity to Ideal Solution)和CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)相结合的方法,构建以应变、应力、载荷、充填性、磨损等8个评价指标的评估模型及权值计算方法,进行工艺方案评估。结果 通过仿真可以发现不同的预锻方案,金属塑性流动方式不同,成形结果不同,其中方案1未填满,成形有毛刺,受载不均匀,模具损伤值较大;方案2受载均匀,填充饱满,模具磨损深度大,等效应力大;方案3成形质量较好,但受载不均匀,且同样模具磨损深度大,等效应力大;综合考虑锻件成形质量和模具使用寿命,通过指标同向标准化处理、权重计算,得到方案1、2、3贴近程度分别为0.446、0.511、...     

重型燃机叶片锻造过程数值模拟与工艺优化

高温锻造过程中,坯料内的温度场、应变场等热力参数对锻件内的裂纹损伤和微观组织有重要影响. 利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的锻造过程进行了有限元数值模拟,得到了锻造过程中锻件内温度场、应变场以及锻造载荷随时间的变化规律,并在此基础上结合裂纹损伤和修复机制以及再结晶组织演化规律,提出了一种优化的锻造工艺方案. 即在终锻尺寸上公差基础上欠压4 mm进行预锻,预锻温度1 160 ℃,终锻温度1 120 ℃. 实际锻造工艺试验验证了工艺方案的可行性,为该工艺的工程应用奠定了科学基础.     

热模锻模具终锻模膛飞边槽的设计问题

热模锻模具的设计,一般都凭实践经验进行设计,且很少有现成的数据可以套用,往往只重视预锻和终锻模膛,却忽视终锻模膛飞边槽的设计,且随意性较大。阐述了热模锻模具飞边槽设计方法,为热模锻模具飞边槽设计提供了科学的可借鉴数据。有助于工程技术人员进行锻模具设计,并能提高模具的使用寿命和保证锻件的成品率。     

基于仿真技术的推力锥锻造工艺开发

以推力锥锻造成形工艺开发为目的,分析了推力锥产品锻造工艺的可行性,提出了2种锻造工艺方案,利用金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D,对2种工艺的推力锥锻造成形过程进行了仿真.通过工艺优化,提出了精备料、准定位、快成形的推力锥锻造成形新工艺,即锯切下料、空气锤上镦粗及预锻、摩擦压力上机终锻的推力锥锻造工艺.通过生产试制及产品检测,获得了壁厚差在1.5mm以内、摩擦面的平面度低于0.7mm、无需后续机械加工的推力锥锻件.     

圆柱斜齿轮闭式温锻数值模拟

采用闭式温锻成形工艺方案成形圆柱斜齿轮,相对于传统切削工艺,可以降低能耗提高工效.依据圆柱斜齿轮几何结构,设计出合理模具工装;将凹模设计成轴承式凹模,当锻件顶出时,凹模自动沿轴向自转,锻件被旋出凹模;采用三维刚粘塑性有限元法对其成形进行数值模拟分析,得到成形过程中的等效应力、应变分布图以及载荷-行程曲线图;模拟结果表明,坯料向齿腔充填时,齿根处等效应力、等效应变值较大;最后充填阶段,齿顶处等效应力、等效应变值较大,载荷也出现陡增现象.     

大型全纤维曲轴TR镦锻装置失效分析

对大型全纤维曲轴TR镦锻装置中的模座进行了断裂失效分析,该装置在修改曲轴大法兰成形方式为全封闭成型后的第一次使用中,上、下模座均断裂.采用DEFORM一3D软件对该全纤维钢曲轴镦锻成形进行数值模拟,计算获得锻件成形力和模具充填效果.采用I-Dears软件对曲轴TR镦锻装置进行结构强度计算,获得了镦锻装置的应力和变形状态,分析了模座发生断裂失效的原因.计算结果表明,模座实际的断裂部位和裂纹方向与强度分析结果吻合.     

连杆热模锻全过程的仿真分析及模具寿命预测

在考虑连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc．Superform对连杆热模锻全过程进行了非线性、大变形热机械耦合分析。实现了对连杆热模锻模具关键部位的弹塑性变形的全过程动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,研究结果符合实际情况,具有现实意义。在此基础上,运用Coffin-Mansion公式对所计算的模具寿命进行了预测,其结果与实际应用中的模具寿命基本一致,为进一步研究不同工况下热模锻成形控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。     

大直径AZ80镁合金热模锻有限元分析

运用Pro/Engineer进行三维造型和建模,结合Deform-3D有限元软件对大直径764 mm AZ80镁合金锻件的热模锻过程进行模拟,分析模具温度对锻件的温度分布、等效应力分布以及上模载荷曲线的影响。根据模拟结果制备大尺寸AZ80镁合金锻件,并采用扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试,分析锻件不同部位的显微组织和力学性能。研究结果表明:当模具温度为350℃时,锻件的成形性最好;当模具温度为250℃和300℃时,锻件的等效应力和上模载荷较大;当模具温度为400℃和450℃时,锻件的局部温度将会超过400℃,容易产生过烧,均不利于加工;锻件中不同位置的流线方向与第2相分布方向一致;在损伤值较小的区域,合金具有更高的强度和伸长率。     

基于神经网络响应曲面的预锻模具形状优化与再设计方法

针对二次多项式响应曲面在解决非线性问题时的局限性,提出了以神经网络为基础构建响应曲面的方法,建立了预锻模具形状与填充度之间的映射关系,并结合离子群优化算法(PSO)求得最优解,以两工步二维轴对称锻造问题为例,验证了其效果良好.同时,为解决预锻模具优化结果过于复杂的问题,提出了基于知识的再设计概念,用于进一步简化优化结果.通过与原优化结果的对比,验证了再设计方法效果良好.     

30MN双柱下拉式快锻机组简介及摔圆模模架设计与应用

大型轴类锻件是重型设备中的关键部件,其中锻造液压机、全液压操作机等锻造设备经计算机控制后组成的锻造系统以及应用合理的自由锻造工艺为获得性能优良的锻件毛坯提供了保证,在此对30MN双柱下拉式快锻机组作了简介。合理使用摔圆模对锻件精整,有益于提高大型轴类锻件的表面质量、降低大型轴类锻件的机械加工量。当锻造车间轴类产品发生改变时,只制造上模和下模并与现有的模架装配即能满足锻造使用要求,这有利于降低模具的制造成本和使用成本,同时提高车间对锻件生产快速响应的要求。     

复杂盘饼类锻件等温精密塑性成形数字化设计

以铝合金环形座锻件为例,采用数字化技术进行了复杂盘饼类锻件等温精密成形工艺及模具的设计,实现了模具设计制造的一体化,提高了模具的设计质量和加工精度,缩短了模具设计和制造的周期,降低了生产成本．通过有限元模拟和实验相结合,分析了复杂盘饼类锻件成形时的金属流动规律,研究了成形方案对成形质量的影响,并采用优化工艺获得了尺寸精度高、质量合格的7A09铝合金复杂盘饼类锻件．研究结果表明,采用反挤变形方式可以控制金属的径向流动速度,能有效地防止复杂盘饼类铝合金锻件的折叠缺陷．     

某重型卡车前轴成形辊锻工艺设计与优化

针对某牌号重型卡车前轴锻件成形辊锻、模锻工艺调试中遇到的典型缺陷——工字梁充填不满开展研究,基于前期某锻造公司大量的生产调试数据和有限元分析软件,建立了前轴成形辊锻、模锻有限元分析模型;在此基础上,研究了工字梁充填不饱满缺陷的产生机理,重点分析了第3道次模具工字梁型腔部位的3个关键参数宽度B3、圆角R3、斜度A3对成形质量的影响规律,重新设计了前3道次辊锻模具工字梁部位孔型和尺寸,并完成了辊锻模具制造。生产结果表明,工字梁部位充填饱满,产品尺寸合格。基于数值模拟的设计方法有效增加了模具设计的准确程度,减少了模具修改次数,缩短了调试周期,保证了最终产品的质量。     

基于变形均匀的叶片锻造预成形拓扑优化设计

为了优化预成形设计,提出了针对提高锻件变形均匀性的预成形拓扑优化算法及相关单元增删准则,并开发了优化程序,对叶片锻件翼型截面的预成形结构进行了优化设计.与静水压力的单元增删准则优化的预成形进行比较,结果表明,新模型在模腔充满的基础上可有效改善锻件的成形均匀性.另外,相对简单的外形轮廓也便于预成形的完成,总体优化设计效果比较理想.     

大型轴类锻件新型凸面砧拔长研究

拔长是大型轴类锻件成型的重要工序.本文针对其锻造中拔长过程,研究了一种新的型砧,以期改善拔长时工件应力应变状态,提高锻件内在质量.并应用有限元分析软件deform-3D进行数值模拟,分别研究了型砧角度α、砧宽比对锻件内部应力、应变的影响,列出了对比试验结果.从而确定了基本的型砧参数.     

控制微观组织和材料损伤的锻造工艺多目标优化

为了对大型锻件多步锻造过程中微观组织和裂纹进行控制,提出了一种基于数值模拟的多目标优化设计方法.该方法以始锻温度、锻模击打速度和工步压下量为优化设计变量,以锻件晶粒均匀细小和材料损伤为子目标并构造总目标函数,将正交试验设计引入优化解搜索过程,获得了最优锻造工艺参数.应用该方法对圆柱体两步镦粗工艺进行多目标优化设计,并与单目标优化进行了对比分析.结果表明:工步压下量对锻件微观组织和开裂率影响最大,其次为锻模击打速度,始锻温度影响最小;要想获得均匀细小的锻后晶粒组织并防止裂纹产生,宜选用较高的始锻温度和较大的初锻压下量;多目标优化对微观组织和材料损伤的优化效果较显著.     

多楔同步轧制铁路车轴模具设计关键技术研究

针对车轴多楔模具设计互联因素较多,运用有限元模拟与实验相结合的方法,对多楔内楔实际展宽量及多楔的衔接坡角进行了研究,并提出应用等效应变作为衡量楔横轧轧件表面及内部金属变形的均匀性标准,找到了车轴多楔模具的设计的最佳参数.研究结果为车轴实现以轧代锻提供基础,对优化楔横轧模具具有指导意义.