芯轴拔长接砧区域工艺参数的研究

基于DEFORM-3 D数值模拟软件,针对芯轴拔长的工艺特点,利用数值模拟的方法,分析了锻件在切向和轴向接砧位置的金属变形状态,研究了不同的工艺参数对锻造接砧区域的应力场、应变场的影响。模拟结果表明,合理的接砧角度和接砧量能够使得接砧区域具有良好的应力状态,改善应变的均匀性。研究结果可为核反应堆主管道接管锻造工艺的制定提供理论依据。     

大型锻件锻造拔长新工艺

在分析现有镦粗、拔长变形工序中难变形区对大型锻件锻造过程变形分布和应力状态影响的基础上,提出一种新的拔长工艺——凹面砧拔长。借助数值模拟方法和物理模拟方法比较了普通平砧与凹面平砧、普通V砧与凹面V砧拔长过程中大型锻件内部的等效应变、静水应力和空洞缺陷的闭合情况。结果表明,对应力状态而言,在变形量相同的情况下,对于凹面平砧锻造(CFAF)工艺,静水应力提高近30%,对于凹面V砧锻造（CVAF）工艺,静水应力提高近50%。对变形而言,静水应力相同情况下,CFAF工艺减少压下量33.5%;CVAF减少压下量26.5%。对空洞缺陷而言,凹面砧拔长空洞变形后的椭圆度较普通拔长小10%以上。与其他特殊拔长方法比较,凹面砧拔长有操作方便,附具简单的优点。     

平砧连续拔长矩形截面毛坯的数值模拟

对平砧锻造法进行了连续拔长过程的数值模拟.以前的研究仅仅给出了单次压下拔长模拟结果,忽略了上一次压下所产生的变形对后续压下的影响,这里采用ANSYS有限元分析软件对该锻造法实现了拔长一趟过程的数值模拟,并分析了锻件横截面上的中心轴线横向应力分布.分析结果表明:在使用普通平砧拔长时,在砧宽比为1.0和料宽比为0.5的条件下,坯料横截面上的其横向应力都是拉应力状态.并且随着拔长的进行,横向拉应力越来越大.这一点吻合了平砧拔长矩形截面毛坯的新理论,也表明了应用普通平砧锻造法时要注意控制横向拉应力.     

钢管拔长的探讨

图1所示锻件是采用外径为φ45mm钢管中间部分进行拔长而成的。实践证明,钢管的拔长在金属的流动方向以及锻件缺陷形成及形成原因方面都有其自身的特点。     

水平V型砧连续拔长工艺的数值模拟

对水平V型砧锻造法进行了连续拔长过程的数值模拟.以前的研究仅仅给出了单次压下拔长模拟结果,忽略了上一次压下所产生的变形对后续压下的影响,采用ANSYS有限元分析软件对水平V型砧锻造法实现了矩形截面毛坯连续拔长过程的数值模拟,分析了锻件横截面上的中心轴线横向应力分布.     

核电主管道锻件锻造成形均匀性模拟研究

核电主管道是核电站关键部件之一。AP1000主管道用钢316LN无法通过热处理细化晶粒,锻造不均匀性导致的混晶最终无法消除,需要在锻造过程中保证锻件变形的均匀性。基于上平下V砧拔长时应变分布规律,通过理论分析,定量给出翻转角度与V砧角度、压下率的关系;改进"双压法"翻转工艺,并在此基础上提出"三压法"翻转工艺。数值模拟结果表明,上平下V砧翻转新工艺显著提高了锻件截面周向变形的均匀性,且越靠近外表面变形不均性的改善越明显。普通砧形翻转新工艺锻件内部存在小变形区,可以通过大圆角V砧翻转新工艺进行改善。研究结果可为主管道锻造工艺方案制定及优化提供理论参考。     

平砧拔长长方体钛合金锻件的数值模拟研究

在钛合金长方体锻件的锻造中,平砧拔长长方体锻件是非常重要的一个工序,也是整个锻造工艺过程中变形量最大的一个工序。利用Dform软件,研究钛合金长方体锻件的拔长过程,不同的砧宽及平砧压下量对锻件内部应变大小分布、质量及其内部孔洞锻合效果的影响。     

大型挤压辊两次镦拔新工艺的数值模拟Ⅱ

缺陷检验表明,夹杂是大型挤压辊锻件报废的重要原因之一.而两次镦拔新工艺的第二次镦拔工序是以控制夹杂物状态提高超声波探伤能力为目的的新工艺.利用商业软件Deform,对两次镦拔新工艺的第二次镦粗 WHF法拔长与镦粗 FM法拔长锻造RP170-110挤压辊的过程分别进行了数值模拟研究.结果表明,镦粗后采用两种方法拔长均能够出现三向压应力,在成形锻件的同时,有效控制夹杂物状态,且效果相当.8件试制锻件全部合格的结果说明了数值模拟的正确性和两次镦拔新工艺第二次镦拔工序的合理性.     

拔长过程有限元模拟的新方法

拔长工序通常包含多个道次且每个道次中包含多次压下,采用常规有限元法模拟拔长过程的计算时间往往很长,限制了有限元模拟在拔长工艺优化设计中的应用。为提高拔长过程有限元模拟的计算效率,根据坯料局部变形的特点,提出一种刚性端自由度缩减方法:通过有限元总体平衡方程组的变换,分别对各组刚性端自由度进行缩减,以减少平衡方程组的阶数。同时还提出选取刚性端自由度的算法,并通过数值试验给出算法关键参数的取值。将此方法应用于自主开发的三维热力耦合刚粘塑性有限元程序中。分别采用此方法和常规有限元法对正八角形截面坯料的一个拔长道次进行模拟,预测拔长过程中的载荷以及道次结束后坯料的等效应变和温度分布,比较分别采用两种方法进行模拟所需的计算时间。计算结果验证了此方法的有效性。     

芯棒伸出量对薄壁矩形管弯曲失稳起皱影响的数值模拟

基于动态显式有限元平台ABAQUS/Explicit,建立了3A21铝合金薄壁矩形管绕弯成形过程的三维有限元模型,模拟分析了芯棒伸出量对薄壁矩形管绕弯成形过程中失稳起皱的影响规律。结果表明:随着芯棒伸出量的增大,起皱波纹高度逐渐减小,切向压应力极大值波动的峰值减小,等效应力逐渐减小,并且变化趋于平缓;当芯棒伸出量达到一定值后,随着芯棒伸出量的增大,起皱波纹高度极大值变化不明显。该研究对薄壁矩形管绕弯成形工艺参数的确定具有重要的参考价值。     

不锈钢筒形件的温差拉深数值模拟研究

温差拉深可以提升金属板料的成形性,减少引伸成形的拉伸次数。温差拉深时,温度是影响成形的重要因素。用PAM-STAMP对Cr18Ni9不锈钢筒形件的温差拉深工艺进行了模拟,分析了温度对温差拉深的影响,为筒形件温差拉深工艺的制定提供了依据。     

大口径、厚壁不锈钢球形封头衬里冲压成形及回弹过程的数值模拟及试验研究

综合运用三维动态显示有限元程序LS—DYNA3D和静态隐式有限元程序ANSYS，模拟了大口径、厚壁球形封头衬里冲压加工多次成形及其卸载回弹的全过程，然后进行了回弹量的预测与计算。所用模拟方法为设计不锈钢球形封头衬里的多次冷冲压加工工艺方案提供了有效的理论依据。最后进行了验证实验，试验结果与模拟结果吻合，证明了所用方法的有效性。     

基于ANSYS技术的铜管空拔过程数值模拟分析

为优化铜管空拔工艺参数和提高工件加工质量,应用大型有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA求解器模拟了某规格铜管的空拔成形过程,得到了管件成形过程中任一时刻主要场量的分布云图,分析了成形过程中管件的变形和应力的特点,研究了摩擦力和模具锥角等因素对空拔力与管件伸长率的影响规律。数值模拟分析表明:在应变分布上,管件轴向和周向的最大塑性变形主要发生在管件与模具初始接触处与减径区;在应力分布上,轴向应力和径向应力随管件在模具中的位置不同而有较大差异,在壁厚方向上由管件的外表面到内表面其应力依次为拉应力和压应力,且最大压应力出现在减径区,而最大拉应力则出现在定径区连接处。在管件拉拔力的变化规律上,降低摩擦力和合理的模具锥角能使拉拔力控制在最小范围内。在管件伸长率的变化规律上,较大的摩擦力和模具锥角能使管件的伸长率增大。     

微型圆热管挤压犁削/拔拉成型刀具设计

在分析微型热管的功能、技术要求及其加工工艺的基础上,设计了微型热管犁削—拔拉用成型刀具。该刀具采用高速钢材料,具有定位装夹方便、加工的热管直径尺寸稳定等优点。     

圆筒件拉深变形过程中应力分布的数值模拟

拉深是拉深类零件的一个基本成型工序,为考察冲压拉深变形过程中材料的应力分布状态,利用ANSYS有限元软件对紫铜板拉深过程进行数值模拟。结果表明,拉深变形过程中变形主要集中在处于凹模端面上的凸缘部分,凹模圆角部变形比较复杂,易发生应力集中现象而导致材料被拉断,合理的压边可有效防止拉深起皱。     

游动芯头拉拔模具锥角优化的数值模拟

采用非线性有限元软件对铜管游动芯头拉拔工艺中不同配合锥角的模具受力情况和铜管表面的受力情况进行了数值模拟和分析，推断企业目前使用的模具锥角配合是否合理，以分析当前模具锥角配合是否为影响模具寿命的主要原因。     

选择性催化还原反应器数值模拟及仿真研究

以柴油机为动力装置排放的氮氧化物是大气的首要污染物,选择性催化还原技术(SCR)是控制氮氧化物的主流技术.文中建立了耦合计算流体动力学和化学动力学的实际柴油机尿素-SCR反应系统的三维数值模型,对SCR系统的内部工作过程进行了模拟仿真.分析各种参数的变化对尿素-SCR系统NOx转化率的影响,为优化尿素SCR反应器的结构指出研究方向,使其在各种环境下,氮氧化物的转化率都能达到比较理想值,以降低氮氧化物的排放,减小对环境的污染和破坏.     

基于ANSYS的拉丝过程有限元仿真研究

为了研究拉丝过程中影响拉拔力的因素,基于有限元软件ANSYS,通过正交试验研究在传统拉丝和超声波拉丝下模具的入口角度、定径带长度、出口角度对拉拔力的影响。结果表明,不管是传统拉丝,还是超声波拉丝,随着模具入口角度的增大,拉拔力先急剧减小,然后趋于稳定,当模具入口角度为13°时拉拔力最小;随着定径带长度的增加,拉拔力也不断增加,当模具定径带长度为0.3 mm时拉拔力最小;出口角度的变化对拉拔力几乎没有影响。加入超声波后,平均拉拔力有明显降低。     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限动芯棒连轧管机轧制过程轧件变形行为及规律仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了180 mm限动芯棒连轧管机组钢管连轧过程仿真模型。通过仿真模拟展现了连轧各机架连续轧制过程中轧制区钢管横截面上应力、应变及位移的分布和壁厚形成演变过程,揭示了轧制压力分布和轧辊上总轧制力的变化规律以及轧件温度与轧制区摩擦因数对壁厚与轧制力的影响。使用三次样条插值方法从仿真结果数据中提取钢管壁厚和直径,通过研究对象机组的工业生产实测数据验证了有限元模型的正确性。仿真发现:连轧过程中,金属在纵向上先发生减径变形后发生减壁变形,横向上金属主要从孔顶区流向开口区;前三机架接触压力主要集中在孔顶区,变形量较大,是主变形机架,第四五机架接触压力最大在侧壁区,变形量较小,主要起到精整和归圆作用;随着轧制温度的升高,出口壁厚增大,轧制力减小,随着芯棒与轧件之间摩擦因数的增大,壁厚减小,轧制力减小。仿真研究结果支撑了针对该机组的关键轧机结构参数设计、轧制工艺参数确定以及工程调试中工艺参数优化。