工艺参数对冷搓成形花键晶粒影响的跨尺度分析研究

多场跨尺度分析研究有助于提高成形质量,分析花键成形过程中材料内部微观组织演变规律,对工艺优化、质量预测与控制具有非常重要的指导意义.建立了冷搓成形加工的热力耦合模型并进行了仿真模拟,分析了模拟结果的宏观尺寸及成形过程中工件微观组织演变规律,并通过改变进给速度和摩擦因数,分析工件成形过程中晶粒尺寸在不同工艺参数下的变化趋势,得到进给速度和摩擦因数对晶粒尺寸的影响,为进一步研究材料内部微观组织演变规律,花键形性一体化制造提供理论依据.     

齿长呈凹凸状渐开线花键的加工

在引进的汽车、拖拉机产品上,常遇到齿长呈凹凸状的渐开线花键。图1是我厂引进的菲亚特(FIAT)拖拉机产品上的渐开线花键。在菲亚特公司,这类花键是在专门的拉齿机上加工,而我国没有这种机床。我们经过多次实验,摸索出一种加工这类花键的方法。本文以图1(b)为例,简述其加工工艺。 1.加工工艺滚齿是在普通滚齿机上加工,将花键的整个齿面加工至凸起部分的尺寸,包括齿厚和全齿深。为了提高冷挤质量,延长冷挤轮的寿命,通常在齿根部带有沉切。挤齿是在挤齿机上利用冷挤轮将齿面凹入部分加工至最终要求。挤齿后花键齿面会出现如图2(a)所示的毛刺。这     

锥度三角花键的冷挤压工艺

我厂生产的上海—50拖拉机转向器中,有二只摇臂,其中左摇臂见图1。其大孔为三角花键,锥度1:16. 原加工方法是在牛头刨上将工件扳角度后刨齿,质量差、效率低,加工一件要40分钟。后采用先拉齿后冷挤锥度工艺,提高工效近10倍,花键质量大大提高。拉刀根据花键小端尺寸设计,在卧式拉床上加工。将花键孔拉至花键孔小端尺寸,小端花键尺寸由锥度1:16换算而来的。花键孔锥度由挤压刀挤出。     

外花键的轴向进给增量式滚轧工艺试验研究

分析了汽车工业对于花键轴塑性成形制造工艺的需求,介绍了花键的轴向进给增量式滚轧工艺的原理和基本过程。在自主研制的交流伺服驱动轴向进给增量式滚轧成形装置上开展了初步试验研究,针对不同坯料直径和模具转速进行了相应滚轧试验,结果表明坯料直径的增加能够补偿由于材料轴向流动产生的齿顶圆高度降低;模具转速的增加能够减轻成形花键轴的齿顶拉尖现象。进一步对成形花键轴的微观组织观察发现,在齿形的齿面、齿根和齿槽的底部区域形成了细化的连续流线状纤维组织,硬度测量结果显示,该组织明显提高了花键轴齿面的抗疲劳强度和硬度。初步试验结果验证了轴向进给增量式滚轧工艺实现外花键的成形、成性一体化制造的可行性,同时为进一步应用该工艺提供了参考。     

渐开线花键冷滚压精密成形工艺分析及试验研究

花键冷滚压精密成形技术是一种高效、精密、少无切削的先进制造技术,具有成形效率高、节能、节材和零件成形性能好等特点.分析渐开线花键冷滚压精密成形工艺过程及原理,对成形过程的单位平均压力、接触面积、滚压坯料直径、滚压力及滚压力矩等进行求解.对渐开线花键进行冷滚压精密成形试验,分析零件变形区的金属流动规律,组织形成机理及塑性变形对成形性能的影响.试验结果表明,在花键冷滚压精密成形过程中,工件表层发生剧烈的塑性变形,晶粒沿齿廓呈连续的流线型分布,塑性变形区为细长的纤维组织,齿形截面硬度分布具有一定的规律性.试验所得零件无缺陷,硬度、耐磨性等较传统的切削加工花键大大提高,可满足使用要求.     

模具参数对轴向冷挤内花键挤压成形力的影响

通过对轴向冷挤内花键的数值模拟,研究了模具参数对挤压成形力的影响,发现模具的工作长度对挤压成形力的分布有明显影响,较短的模具会产生一定的残余挤压应力;模具的导向长度除了影响挤压成形力外还直接影响零件的质量,在挤压过程中刮出余料;以挤压过程中毛坯受到的平均载荷为参考,在选定范围内挤压角的大小与挤压成形力成正比。根据模拟试验的结果选定了各参数在预定范围内的最优参数值;针对初始设计的模具端面形状容易造成挤压成形力过大的问题,优化了模具端面形状,发现带有梯形模面形状的模具产生的挤压成形力比初始模具小30%,成形质量也更高。     

钛合金叶片等温精锻时晶粒尺寸的数值模拟

将有限元法与Yada微观组织模型结合 ,对TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α晶粒尺寸的演变进行了数值模拟 ,详细给出了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相的分布及晶粒尺寸的变化。研究结果表明 :压下量、变形温度和打击速度对初生α晶粒尺寸有显著影响 ,工件与模具间的摩擦对初生α晶粒尺寸的影响较小。     

环坯温度分布状态对径轴向轧制变形遗传影响

径轴向轧制是制造大型无缝锻态组织环件的先进塑性成形工艺。径轴向轧制生产中,由于环坯锻造时不同部位的变形和传热条件不同,导致环坯温度分布不均匀,会对轧制过程环件变形和组织演变产生不同的遗传影响,而现有的研究都忽略了这一因素。为此,采用仿真模拟分析方法来研究环坯温度分布状态对径轴向轧制变形的遗传影响。基于SIMUFACT有限元分析软件平台,建立42CrMo大型环件径轴向轧制三维热-力-组织多场耦合仿真模型,并通过耦合环坯冷却模型建立6种不同环坯温度分布状态。通过模拟分析,研究6种环坯温度分布状态对轧制成形环件应变、温度及晶粒尺寸大小及分布的不同遗传影响规律。结果表明,环坯上下表面低温分布状态导致环件轴向应变、温度和晶粒尺寸均值减小,轴向应变均匀性增加、轴向温度和晶粒尺寸均匀性减小;环坯内外表面低温分布状态导致环件径向应变、温度和晶粒尺寸均值减小,径向应变均匀性增加,径向温度和晶粒尺寸均匀性减小。研究结果为径轴向轧制合理调控环坯温度分布状态从而提高成形环件质量提供科学依据。     

P91厚壁管铸挤复合成形工艺参数对组织和力学性能的影响

铸挤复合成形工艺是生产大口径厚壁管的新型成形技术,与传统工艺相比,具有工艺流程短、节能节材等优点。以铸态T/P91耐热合金钢为研究对象,通过高温压缩试验和金相组织分析,建立铸态合金钢的本构模型和组织演变机理;利用虚拟正交试验,分析不同工艺参数对厚壁管平均晶粒尺寸、组织均匀性及其最大挤压力的影响主次顺序;借助于理论分析与有限元模拟,研究挤压工艺参数对金属变形和组织演变规律的影响;对厚壁管进行热处理,分析热处理前后组织、性能变化。研究结果表明:原始坯料温度(T_0)、挤压速度(v)和挤压比(l)是影响晶粒大小及其均匀性的主要因素,当原始坯料温度为1 250℃、挤压比为7~9、挤压速度为30~50 mm/s时,厚壁管晶粒细小且分布均匀,获得组织、性能优良的厚壁管;热处理前管材组织为针状马氏体+板条状马氏体,热处理后为回火马氏体,强度、硬度明显下降,塑韧性大幅提高。     

三自由度球齿轮的齿形支撑参数优化研究

在SLM成形过程中与新型球齿轮齿面接触的齿形支撑结构影响着齿面成形效果。文章采用Simufact仿真软件模拟了球齿轮SLM成形过程，使用BBD的响应曲面分析方法，以齿面平均变形量为评价指标，通过建立分析模型和参数优化，研究了齿顶宽，齿间隔和齿根宽3个齿形参数对齿面平均变形量的影响并确定了各因素的最佳水平。结果表明：各因素对平均变形量影响的显著程度为:齿顶宽>齿根宽>齿间隔。确定了最优齿形结构参数组合为齿顶宽1.0 mm，齿间隔0.71 mm，齿根宽1.0 mm，优化结果满足要求。