Φ9m超大型环件径轴向轧制成形仿真模拟与实验

目前,国内对Φ5m以上超大型环件轧制技术与装备的研究几乎是空白,该文在自主研制的最大轧制Φ9m的RAM9000大型数控径轴向轧环机上,开展了大型风电设备用Φ9m风塔法兰环件轧制成形工艺模拟与实验研究。基于环件轧制工艺设计理论并结合生产实践经验,设计了Φ9m超大型环件轧制工艺参数;针对超大型环件轧制变形特点,提出了一种新的进给规范。运用ABAQUS有限元模拟软件进行轧制成形仿真模拟分析,并以仿真模拟结果为指导,在RAM9000数控径轴向轧环机上成功轧制成形了Φ9m风塔法兰环件。为推进我国超大型环件轧制技术开发与应用奠定了重要基础。     

一种精密环轧用轧制工装

随着市场竞争越来越激烈,环件的加工制造要求也越来越高,提高环件原材料利用率、降低制造成本以及保证产品质量将成为企业的核心竞争力。目前,国内轧制环件时,都是分成两至三次将环锻件轧制成形,不仅增加模具种类投入,而且延长了轧制时间,增加了生产成本。随着轧制工装在轧制过程中的受力影响,轧制工装上的紧固机构将逐渐松动,使得轧制环件尺寸误差较大、形状不规则以及轧制过程不稳定,从而导致废品的产生。     

大型环件轧制生产流程分析和下料体积计算

在大型环件轧制生产中,精确的下料体积和合理的工艺流程对提高大型环件产品的加工质量、材料利用率和生产效率,降低能源消耗、生产成本和劳动强度是十分重要的。本文对大型环件轧制生产工艺流程进行了系统分析,其中包括铸锭下料、铸锭加热、环件毛坯制作、环件毛坯二次加热、环件径轴向轧制、环件热处理、环件机械加工和环件成品检测;建立了大型环件轧制生产下料体积计算方法,其计算过程包括轧制成形环件体积计算、轧制环件毛坯体积计算、锻造成形环坯体积计算、锻造毛坯体积计算和下料体积计算。本文的研究成果提高了大型环件轧制生产下料体积计算精度和大型环件轧制生产工艺水平。     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。     

环件轧制运动学规律和参数

研究了环件轧制的直线进给运动、旋转轧制运动和环件直径增长运动规律，导出了相应的极限运动速度计算公式以及轧制环件极限尺寸和轧制时间，为环件轧制技术设计和过程控制提供了依据。     

大型环件径轴向轧制成形工艺制定研究

大型环件径轴向轧制成形工艺复杂,合理的成形工艺可以提高大型环件径轴向轧制成形的产品质量。本文对大型环件径轴向轧制成形工艺制定进行研究,给出了成形工艺制定流程和方法,其中包括轧制成形环件冷态和热态尺寸的确定、环件毛坯冷态和热态尺寸的确定、环件径轴向轧制成形工艺的确定。本文的研究成果在大型环件径轴向轧制技术的实际生产中获得了成功应用。     

5 m径-轴向数控轧环机主要参数的确定

介绍了西安重型机械研究所研制的5 m径-轴向数控轧环机的主要技术参数:轧制力、轧制力矩及轧制线速度的确定方法。现场实测数据表明:理论设计与实际使用吻合。该轧环机是国内最大的轧制铝质环件的设备,在西南铝业公司投产使用,设备运行良好。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

环件轧制过程的稳定性

分析了环件轧制过程振动的物理机理,建立了环件轧制振动的动力学模型和方程,确定了环件轧制过程稳定性条件及影响因素     

异形截面环件虚拟轧制及其工艺优化

环件轧制是当前广泛应用于生产无缝环件的一种特殊塑性成形方法,然而轧制异形截面环件影响因素众多,控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。文章基于通用动力显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,并对斜L异形截面环件进行了虚拟轧制,实现了毛坯结构和轧制工艺的优化。结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

风力发电塔筒法兰生产工艺研究

风力发电塔筒法兰是发展风力发电的重要零部件.本文叙述了风力发电塔筒法兰的技术特征、生产工艺及技术装备,并对法兰生产过程中的关键工序进行了阐述,总结了超大直径环形锻件生产中的经验及注意的问题.     

异形环件精密轧制关键技术及有限元分析研究进展

对常见的异形环件进行分类,结合异形环件轧制特点,指出毛坯设计、轧辊运动轨迹设计以及成形缺陷控制等为异形环件轧制技术的关键难点所在,并引出了解决措施。对有限元分析过程中的毛坯设计、轧辊控制、微观组织演变等进行了探讨,给出了控制和处理的方法。     

辗环机自动轧制的初步研究

借鉴手动操作辗环机轧制环件的经验,分析辗环机轧制过程中环件的咬入条件、锻透条件、刚性条件与每转进给量的关系,以此确定关于每转进给量的理论设计方法和计算公式,为环件轧制的自动控制设计提供理论参考。     

错位环轧工艺

错位环轧工艺是在环件外周的适当位置安置两个辗压轮,同时在环件内孔的两辗压轮与环件接触处之间的近中部位置错位安置一个芯辊,外周的大辗压轮由电动机拖动旋转,它带动环件、芯辊和小辗压轮旋转,构成环轧,外周的两个辗压轮和内孔中的芯辊,在径向发生相向连续的进给运动的过程中,保持内外三个轧辊的错位状态,在此状态下,它们的径向压力难以穿透环件的壁厚,环件壁厚处于未锻透的状态,在轧制过程中,环件的断面面积变化不大,在咬入条件满足时,环件外周及内孔表面的局部连续受压,迫使环件外周表层金属发生轴向流动变形,去充填模具型腔,形成与模具型腔相对应的较复杂的断面形状。     

金属环件冷辗扩数值模拟中圆度辊定位的研究

金属环件冷辗扩具有很好的发展潜力，而我国在该领域尚处于起步阶段。对金属环件冷辗扩数值模拟可以预测环件的塑性变形和受力情况，进而对工艺改进或者模具修改有参考作用。本文对辗扩中对圆度辊的定位问题进行了分析，并较好地实现了模拟效果。     

径向辗扩机辗环过程控制的研究

结合径向辗扩机的工作原理,研究了利用可编程控制器实现件辗扩过程控制,并在建立辗扩过程数学模型的基础上实现了环件尺寸的数字控制,经生产实践证明,根据本文研究结果设计的辗扩机控制系统运动可靠,尺寸控制准确。     

环件轧制锻透条件有限元模拟及实验研究

为了研究环件轧制时压下量和锻透之间的关系,本文建立了环件轧制三维有限元模型。用塑性泥为模拟材料对环件轧制的锻透情况进行模拟,获得了不同压下量下的应变场和载荷行程曲线。在DNS200电子万能试验机上作塑性泥环坯压下实验,也获得了不同压下量下小孔应变量和载荷行程曲线,有限元模拟和实验研究的结果吻合良好。本文提出的压下量与锻透之间的关系为实际生产时工艺选择奠定了基础。     

环件轧制模拟中导向辊的定位研究

在环件轧制过程中,导向辊起着稳定轧制过程并对环件归圆的作用.本文根据轧制中体积不变条件和轧制过程中环坯轮廓为阿基米德螺线的假设,推导出了导向辊运动轨迹和速度的估算公式,并将之应用于不同环坯轧制过程模拟中导向辊的定位.结果表明:利用估算公式对导向辊定位,可使轧制过程稳定,以实现模拟,从而指导实际生产.     

D53K系列径轴向数控辗环机生产线及其控制系统研究

D53K系列径轴向数控辗环机是应用于各种大中型法兰、齿圈、回转支承加工行业的一种先进的、自动化水平较高的生产加工设备。该系列设备完全依靠自主研发,适应国内生产需要,且大大降低设备成本。经过十几年的发展,该系列产品不断完善,为国内的环件加工企业提供广泛支持。通过PLC(下位机)、人机界面(上位机)、各种高精度传感器、直流电机等通用电气元件中央集中控制,实现了该设备高精、高效、柔性化、低成本的控制特性,提高了产品在国内国际市场的竞争力。     

环轧机形位辊系统动力学分析

首先分析了环件轧制过程中环件的数学模型。通过对环件的受力分析，确定了形位辊抱辊力计算公式以及极值范围，对环轧机形位辊系统中各构件受力情况进行了分析，得出形位辊油缸的推力公式，对轧环机的设计以及控制方法提供了理论依据和参考标准。