楔横轧展宽长度对极限断面收缩率影响机理分析

为了探索楔横轧展宽长度和极限断面收缩率的关系,并进一步揭示其影响机理,做了不同展宽长度下的极限面收缩率实验,并利用有限元数值方法对典型工况展宽阶段轧制接触区温度变化情况进行了模拟,进而推导出展宽过程中轧制接触区变形抗力的变化情况,并采用轧制实验中测得的力能参数做了验证.得到展宽长度越大,可获得的极限断面收缩率越小的原因为:展宽变形时间变长,轧件轧制接触区温度下降,从而使变形抗力增大,轧件杆部横截面所受轴向应力随之增大,导致轧件杆部较容易发生缩颈.     

楔横轧成形小断面收缩率轴类件热力耦合数值模拟

借助DEFORM-3D有限元软件针对小断面收缩率轴类件的楔横轧成形过程进行热力耦合数值模拟,分析轧件在成形过程中的温度变化规律;通过与常规断面收缩率轧件进行对比,得到小断面收缩率轧件的各向应力分布状态.模拟结果表明:小断面收缩率轧件与轧辊接触表面的温度变化较为剧烈,而轧件内部中心位置附近温度无显著变化;由于轧制位置的不同,轧件各横截面间的温度变化有所差异,曲线的波动存在着相位差.此外,小断面收缩率轧件在接触变形区周围的横向和径向压应力较大而轴向压应力较小,导致其横截面容易出现椭圆化;其中心附近区域由于受到比常规断面收缩率轧件更大横向和轴向拉应力影响,因而更易产生疏松、裂缝等缺陷.进行轧制试验,验证了模拟结果的可靠性.     

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.     

楔横轧小断面收缩率轴类件的椭圆度研究

利用有限元软件对楔横轧成形小断面收缩率轴类件的椭圆度进行数值模拟,通过对数值模拟结果进行正交回归分析,研究工艺参数对小断面收缩率轧件椭圆度的影响规律.结果表明：展宽角和断面收缩率对轧件椭圆度影响显著,展宽角越大或断面收缩率越小,则轧件椭圆度越大;当断面收缩率较小时,成形角对轧件椭圆度几乎没有影响.并解释了各工艺参数对轧件椭圆度影响的原因.通过轧制实验,验证了数值模拟结果的可靠性.     

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.     

确定楔横轧工艺参数的模糊推理方法

运用模糊信息处理方法，通过对大量的楔横轧模具设计的实际数据进行模糊处理，进而得出断面收缩率Φ与成形角α、展宽角β的模糊关系。依据模糊关系，选择合理的推理方法，确定出工艺参数，解决了模具设计智能ＣＡＤ中工艺参数的自动选取问题。     

基于特征建模技术的楔横轧模具CAD系统研究

为了满足先进制造系统的要求进行了楔横轧模具特征建模的研究，阐述了关于特征建模的设计思想。针对楔横轧零件的特点，在SolidWorks2000平台上二次开发了基于特征建模技术的模块化，参数化的模具CAD系统。     

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ANSYSL/S-DYNA3D软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟,得到了轧件展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律.基于上述特征和规律,分析了轧件轴肩部分隆起及端头凹心产生的原因,为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据.     

板式楔横轧接触面的解析分析

在对板式楔横轧轧制过程进行分析基础上，建立了板式楔横轧的几何数学模型，确定了板式楔横轧模具与轧件轧制接触面的及边界方程，最后利用计算机辅助绘图技术，将结果以图形显示方式形象输出。     

楔横轧模具CAD/CAPP集成化信息模型

针对楔横轧模具的特点,提出了基于特征的楔横轧模具CAD/CAPP集成化信息模型的建模方法及其结构.并应用该信息模型对一典型对称楔横轧模具进行实例化分析,结果表明该特征信息模型不仅能清楚地反映了模具的基本组成结构,而且完整地描述了楔横轧模具的加工工艺信息.     

楔横轧小断面收缩率轧件螺旋组织缺陷研究

轧件发生局部变形是楔横轧的主要工艺特征,尤其小断面收缩率轧件轴向流动能力弱,内外变形差异显著导致楔横轧成形困难.除了容易产生心部破坏缺陷,在轧件表层一定范围内出现的螺旋组织缺陷,也会降低产品的机械性能.本文通过轧制实验,展示出轧件螺旋组织缺陷宏观上呈现为车削后在表层一定深度范围内沿展宽螺旋线分布的亮带,微观上由轧件表面折叠向内部延伸呈带状分布的组织形态.结合有限元数值模拟方法研究了缺陷产生的主要原因,发现由于成形区的金属发生沿展宽负向的金属流动,导致轧件形成沿展宽螺旋线分布的表面折叠和小轴向应变带.同时,螺旋带附近较大的径向压缩使轧件由表面向内部沿折叠裂纹方向组织具有方向性.采用对模具楔尖倒圆角局部改善金属沿负展宽方向的轴向流动,可以既消除表层螺旋组织缺陷,又避免轧件心部损伤风险,使成形质量满足使用要求.经实验验证,确定了模具楔尖圆角的最优取值.     

成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响

基于气门二次楔轧制原理,采用DEFORM-3D有限元软件研究了成形角改变时轧件心部应力和应变的变化规律,分析了成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响.结果表明:随着成形角的增大,轧件心部的应力状态和应变状态更为合理,有利于防止心部疏松.相应的轧制实验结果验证了这个结果.     

楔横轧成型电机轴的组织与性能

本文研究了35MnVN钢经不同温度加热,进行楔横轧成型电机轴空冷后的组织与性能。这种成型电机轴具有非常细小的铁素体—珠光体组织,其σ_b为870～900MPa,σ_s即(σ_(0.2))为759～796MPa,σ_k为69～134J/cm~2。     

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。     

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     

成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响

基于气门二次楔轧制原理,采用DEFORM-3D有限元软件研究了成形角改变时轧件心部应力和应变的变化规律,分析了成形角对楔横轧21-4N合金钢气门心部质量的影响.结果表明:随着成形角的增大,轧件心部的应力状态和应变状态更为合理,有利于防止心部疏松.相应的轧制实验结果验证了这个结果.     

小断面收缩率楔横轧件的变形规律

对楔横轧轴类零件的成形过程进行有限元数值模拟与轧制实验。从断面收缩率角度研究了轧件的金属变形特点,发现小断面收缩率与常规断面收缩率的分界点在35%左右。对比分析了小断面收缩率与常规断面收缩率轧件的金属变形规律。结果显示：小断面收缩率轧件的主要变形发生在轧件外层附近,而常规断面收缩率轧件的主要变形是在轧件内部;小断面收缩率轧件比常规断面收缩率轧件存在更大的轴向拉伸不均匀变形,易导致轧件在横截面上呈现出椭圆化。     

小断面收缩率轴类零件楔横轧成形的可行性分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件,对楔横轧小断面收缩率轴类零件的成形过程进行了有限元数值模拟,通过与常规断面收缩率轧件对比,分析了小断面收缩率轧件的表面和心部质量情况.结果表明:相同工艺参数条件下,小断面收缩率轧件横截面的椭圆度大于常规断面收缩率轧件;由于小断面收缩率轧件中心点处的平均应力和最大主应力均较大,因而更容易发生心部缺陷.提出了改善轧件表面和心部质量的措施.经轧制实验验证,楔横轧成形小断面收缩率轴类零件是可行的.