锻压技术

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郝彦英, 孙万利, 张朝磊, 刘运娜, 刘献达, 蔡纪升

锻压技术. 2023, 48(7): 1-6. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.001

摘要 ( 116 ) PDF全文 ( 78 )

可视化

混晶是钢材极易产生的一种内部组织缺陷,对于钢材的微观组织和综合力学性能有很大损害。消除混晶缺陷,实现组织均匀化控制是提升钢材综合性能的必然要求。首先明确了混晶的概念及其定量分析评价方法;其次结合已有的研究基础从钢材变形和加热过程出发揭示了混晶组织缺陷的形成机理,依据成因将其分为4类混晶组织以阐述混晶的特征,包括热变形时部分再结晶引起的混晶、低于临界变形量形变引起的混晶、组织均匀的钢材二次加热后出现的混晶和加热时异常不均匀长大引起的混晶;最后针对性地提出了有效控制策略,对于钢材生产过程提供理论性指导。

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基于专利大数据分析方法的锻压领域热点技术挖掘

樊璐璐, 范鑫, 李安迪, 李晶莹, 吴进军

锻压技术. 2023, 48(7): 7-12. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.002

摘要 ( 56 ) PDF全文 ( 690 )

可视化

首先利用智慧芽专利大数据检索平台,梳理并分析了先进锻压各细分领域的热点技术及其全球分布情况与发展态势;继而采用可视化方法,对比分析了锻压领域各细分方向的全球主要研发实体及其重点技术布局、创新情况。结果表明:中国在先进锻压领域的专利总量全球排名第一,但日本、美国、德国的部分先进锻压技术仍处于全球领先水平;锻压前沿热点技术主要集中在高速精密锻造、锻压模具、锻件质量检测、连续锻造、锻压操作机、锻压数字化等方向;应用主要集中在航空航天大型模锻件、发动机环形锻件、钛合金锻件,汽车覆盖件、铝合金轮毂、燃料电池板,高速列车制动器轮毂、盘体,复杂薄壳体、风电发动机主轴等领域。

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基于CCD的复杂异形件预成形结构优化

马志锋, 李兆灿, 于建民, 张琦琳, 胡红兵, 陆政

锻压技术. 2023, 48(7): 13-21. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.003

摘要 ( 45 ) PDF全文 ( 99 )

可视化

将预成形件作为终成形坯料,并采用CCD算法对预成形结构进行优化设计,可减少预成形的复杂异形锻件飞边和锻造力。通过CCD算法,研究了不同截面参数L₁、L₂、H₁和R对预成形锻件的飞边面积ΔA和压强p的影响。结果表明:飞边面积ΔA会随着L₁、L₂、H₁和R的增加而逐渐增加;压强p随着L₁的增加会先减小后增大,随着L₂、H₁和R的增加而逐渐减小。最佳工艺参数为L₁=71.00 mm,L₂=14.81 mm,H₁=7.50 mm,R=6.50 mm,此时得到飞边面积ΔA=123.27 mm²,压强p=399.65 MPa,评价指标φ=1。模拟结果显示,金属流线分布合理,位移场符合实际流动规律。采用优化后的工艺参数成形的复杂异形锻件的表面光滑,无明显的折叠缺陷,证明了CCD算法对复杂异形件优化的可行性。

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汽车用齿轮盘闭式锻造有限元分析与模具设计

高亚男, 郑镭, 闫欣

锻压技术. 2023, 48(7): 22-28. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.004

摘要 ( 41 ) PDF全文 ( 215 )

可视化

以车用齿轮盘为研究对象,为了满足批量化生产需求,同时达到稳定、高质量、高效、低成本的生产目标,设计了一种多工位闭式精锻生产工艺方案。采用塑性成形软件Deform-3D对齿轮盘各阶段的成形过程进行了数值模拟,根据材料的填充规律发现了充不满、毛刺、折叠等缺陷,并说明了产生缺陷的原因;对镦粗件及预锻件的形状进行了改进,优化了成形过程,改变了金属的流动特点,消除了成形缺陷;对锻模结构方案进行了设计并进行了简单说明,通过锻造生产线进行了试模及工艺检验,完成了少量齿轮盘的试制。结果表明:有限元分析能为实际生产提供较好的理论指导,获得的齿轮盘充填饱满,无毛刺、裂纹等缺陷,尺寸精度高,改进后的工艺达到了预期效果。

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模锻方法对铝合金轴叉锻造成形的影响

李兵, 邓云飞, 张鹏, 王敏, 赵放军

锻压技术. 2023, 48(7): 29-34. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.005

摘要 ( 41 ) PDF全文 ( 131 )

可视化

通过模拟和实验相结合的方法研究了一步成形和两步成形的模锻方法对6061铝合金轴叉锻造成形的影响。模拟结果表明:两步成形锻件的叉耳盲孔附近的等效应变值和等效应力值比一步成形锻件小;实验结果表明:一步成形和两步成形的锻件均表现为轴叉杆部的力学性能最好,抗拉强度达到362 MPa,屈服强度达到329 MPa,伸长率达到15.2%。两步成形的锻件在叉耳盲孔附近的抗拉强度、屈服强度、伸长率均大于一步成形的锻件,但其他部位的力学性能差异较小。两步成形的锻件在叉耳盲孔附近的晶粒尺寸较小且析出相分布均匀,一步成形的锻件在此处的晶粒较大,析出相分布不均匀且晶粒粗大。综合比较,两步模锻成形方法优于一步成形方法。

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GH4169高温合金复合热压缩界面愈合与界面氧化物研究

张鑫, 白亚冠, 聂义宏, 寇金凤, 祝志超, 王宝忠

锻压技术. 2023, 48(7): 35-44. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.006

摘要 ( 45 ) PDF全文 ( 191 )

可视化

由于成分偏析和冶炼能力的限制,大型GH4169高温合金锻件难以实现国产化制造。利用小坯料生产大尺寸锻件的构筑成形技术可实现大型高温合金锻件的匀质化制造。通过GH4169高温合金的复合热压缩试验,研究了变形工艺参数对GH4169高温合金构筑成形界面愈合情况和界面氧化物的影响规律,得到了GH4169高温合金构筑成形的最佳工艺参数。结果表明:在始锻温度、采用较小的应变速率、压缩量大于50%,并在压缩后保温保压一定时间的综合条件下,界面愈合的效果最好,应避免在高应变速率+大变形量的条件下进行构筑成形;在高温下经过较长时间的热处理后,界面内部的氧化铝未明显扩散,从表面沿着界面向内发生严重的氮化反应,且界面边缘出现缝隙。

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转向螺杆冷温复合成形工艺

刘丹, 王涛, 刘光辉, 刘华, 孙红星

锻压技术. 2023, 48(7): 45-49. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.007

摘要 ( 27 ) PDF全文 ( 73 )

可视化

转向螺杆为典型的杯杆零件,结构形状复杂,杆部尺寸和表面质量要求较高,成形难度大。通过对转向螺杆结构和形状的特点进行分析,结合冷、温成形特点,提出了转向螺杆冷温复合成形工艺方案。该工艺充分利用了冷成形尺寸精度高、表面质量好和温成形变形抗力小的优势,在较低的成形载荷下精确成形了转向螺杆。利用有限元模拟软件DEFORM-3D对转向螺杆冷温复合成形工艺过程中的3道工序进行了数值模拟分析,分析了成形过程中的金属流动规律和应力分布状况,预测了成形载荷。对成形工艺进行了工艺试验,得到的转向螺杆充填饱满,尺寸和表面质量满足设计要求,无成形缺陷。结果表明该工艺具有可行性。

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超高强度钢大型深盲孔锻件拔长工艺仿真

宁静, 杨鹏, 洪松, 林晨, 苏杰, 孟凡星

锻压技术. 2023, 48(7): 50-56,70. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.008

摘要 ( 32 ) PDF全文 ( 324 )

可视化

超高强度钢大型深盲孔锻件在芯轴拔长过程中采用单一压下率和连续45°翻转工艺,锻件头部的实心锻透性及整体均匀性较差。通过DEFORM-3D有限元模拟和分析,确定了头、尾部变形角与压下率的关系,制定了压下率为8%、10%和45°、60°新翻转工艺的不同组合的对比实验。结果表明:深盲孔锻件头部采用10%压下率与60°翻转的组合工艺,可改善锻件头部的锻透性及变形均匀性;尾部采用8%压下率与45°翻转的组合工艺,能够有效地控制尾部内孔畸变率并保证变形均匀性。在此基础上,合理设计头部锥度,可使头部变形量达到与尾部相当的水平,进一步提升头部的锻透性,完成近终成形。研究结果在工业化试制中得到了应用和验证,采用新工艺成形的大型深盲孔锻件的头尾性能均匀性明显改善。

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TA33钛合金舵机支架锻造成形工艺

王志录, 施文鹏, 车安达

锻压技术. 2023, 48(7): 57-63. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.009

摘要 ( 144 ) PDF全文 ( 108 )

可视化

采用DEFROM有限元数值模拟软件与试验相结合的方法对TA33钛合金舵机支架锻造成形的过程进行研究。研究结果表明:通过分析不同的锻造毛坯(圆棒料;圆棒料镦粗至280 mm,后拍扁至140 mm;340 mm×250 mm×95 mm的方形毛坯)、始锻温度(989～1019℃)以及锻造锤数(1～3锤)的有限元数值模型,得到最优的锻造参数为:锻造毛坯选用340 mm×250 mm×95 mm方形毛坯,始锻温度为999℃,锻造锤数为2锤。最后通过工艺试验的结果可以看出,实际锻造生产与DEFROM有限元数值模拟结果吻合良好,通过最优锻造工艺参数生产的锻件的显微组织、力学性能数据、疲劳性能数据均能满足预期要求,且有一定的富余量。

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薄壁大尺寸铌铪合金零件强力旋压的数值模拟研究

闫静锴, 雒亚涛, 李冰, 关铂镔, 周兵营, 吴向东

锻压技术. 2023, 48(7): 64-70. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.010

摘要 ( 42 ) PDF全文 ( 162 )

可视化

探究了工艺参数对薄壁大尺寸铌铪合金零件强力旋压工艺的影响规律,以指导实际的生产过程。在实际工艺的基础上,利用Abaqus/Explicit软件建立其强力旋压的有限元模型,并通过正交试验极差分析法对旋轮与芯模间隙、旋轮进给比以及旋轮与旋压件之间的摩擦因数等工艺参数对旋压件贴模性的影响规律进行研究。结果表明,强力旋压过程中旋轮进给比对旋压件贴模性的影响程度最大,而旋轮与芯模间隙的影响程度最小。对于薄壁大尺寸铌铪合金零件,当旋轮进给比为0.24 mm·r^-1、旋轮与旋压件间的摩擦因数为0.05、旋轮与芯模间隙为3 mm时,强力旋压的贴模性最好,平均贴模间隙均值仅为1.003 mm。采用得到的工艺参数进行试验,进一步验证了有限元仿真分析的准确性。

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超高强钢辊压成形中预冲孔对回弹影响的实验与数值预测

刘晓立, 张建邦, 黄素霞, 李河宗, 闫宾, 闻海强, 翟永利

锻压技术. 2023, 48(7): 71-81. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.011

摘要 ( 34 ) PDF全文 ( 168 )

可视化

为准确预测超高强钢预缺口产品在辊压成形中的回弹现象,通过模拟和实验相结合的方法,讨论了预中孔对辊压成形中超高强度钢板回弹的影响。建立了预开槽汽车门槛件的有限元模型,并通过连续辊压实验验证了其精度。采用超高强钢MS1300的拉伸实验确定的可变弹性模量的数学模型构建了有限元模型,发现使用可变弹性模量可以将孔区域的回弹预测精度提高15%。设计了几种成形方案,以研究不同特征对孔区回弹的影响。结果表明:预伸孔的存在降低了回弹,且在汽车门槛的不同位置,效果不同。随着机架数量、板带厚度和孔径的增加,机架间距和孔间距的减小,预冲孔所在位置的回弹减小。通过研究希望能减少辊压实际生产中孔对回弹的影响,提高预切断面的成形精度。

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厚度比与退火温度对铜/铝冷轧板冲压性能与界面结合强度的影响

陈才, 孔诚, 王名川, 赵金库, 杜忠华, 杨森

锻压技术. 2023, 48(7): 82-92. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.012

摘要 ( 40 ) PDF全文 ( 206 )

可视化

为满足弹药智能制造和轻量化需求,采用冷轧法制备了厚度比分别为1∶1、1∶5和1∶9的Cu/Al复合板,研究厚度比对复合板冲压性能与界面结合强度的影响。通过单轴拉伸试验获得了材料的基本力学性能和各向异性参数,以类拉深工艺的冲杯试验和杯突试验定量表征Cu/Al复合板的冲压性能。进一步研究了退火温度对复合板力学各向异性行为和界面结合强度的影响,以调控复合板的冲压性能。结果表明,3种Cu/Al复合板冲压成形件的质量良好,铜层厚度比越高,复合板的冲压性能越好;经过500℃/120 min退火后,板材的力学各向异性参数达到最低的0.027,冲压成形性能明显改善;随着退火温度的升高,扩散层的厚度逐渐变大,界面结合强度先升高后降低。研究结果可为制备具有优良冲压性能的Cu/Al复合板提供理论指导。

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锆合金条带冲压成形的多目标工艺优化

袁佳健, 毛建中, 张小民, 雷从一, 王犇

锻压技术. 2023, 48(7): 93-99. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.013

摘要 ( 35 ) PDF全文 ( 325 )

可视化

为了降低锆合金条带冲压时的减薄开裂风险,针对条带级进冲压时其特征成形具有相同的冲压速度、压边力与摩擦因数的特点,建立条带的简化有限元模型,并通过物理试验对有限元模拟的准确性进行验证。利用支持向量机分别建立条带弹簧与刚凸特征的减薄率预测模型,针对条带整体成形减薄这一多目标问题,基于非支配排序遗传算法和熵权-TOPSIS法,求得3种润滑条件下的Pareto前沿解和对应工艺参数的综合排序。结果表明:条带的刚凸特征相较于弹簧特征的减薄率对工艺参数的变化更敏感;不同润滑条件时条带的最优冲压工艺差异明显;常用无润滑条件下,冲压速度为134.41 mm·s^-1、压边力为7862 N时,条带级进冲压具有最小的减薄开裂风险。

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铝钛异种薄板冷连接工艺及力学性能研究

雷乐, 赵伦, 高山凤, 霍小乐, 林森, 郭子鑫

锻压技术. 2023, 48(7): 100-106. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.014

摘要 ( 40 ) PDF全文 ( 283 )

可视化

采用5A06铝合金和TA1钛合金薄板进行自冲铆接、拉铆连接和无铆连接,并进行拉伸试验分析接头的力学性能差异。结果表明:自冲铆接头的整体力学性能最优,拉铆接头次之;搭接顺序对自冲铆接头无明显影响;当5A06铝合金板作为上板时,拉铆接头的静力学性能较好,当TA1钛合金板为上板时,无铆接头的静力学性能较好。自冲铆接头的失效形式主要为铝板拉断且断口处有大量韧窝;拉铆接头的失效形式与薄板搭接顺序有关,铝-钛搭接时接头的失效形式为铝板拉断,钛-铝搭接时接头的失效形式为铝板拉脱;无铆接头的失效形式较为统一,均为颈部断裂失效。

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双管件电磁翻边的电磁力分布与成形性能

尹朋磊, 邱立, 王斌

锻压技术. 2023, 48(7): 107-114. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.015

摘要 ( 46 ) PDF全文 ( 70 )

可视化

为解决传统单线圈加载单管件电磁翻边角度不足和电磁翻边能量利用率低的问题,提出一种采用单线圈同时加载双管件电磁翻边的方法。通过Comsol模拟仿真软件建立电磁翻边的二维轴对称模型,从管件电磁翻边的基本原理出发,对比分析了线圈高度对管件电磁翻边成形效果的影响。仿真结果显示,在线圈高度为27.4 mm时,两管件的翻边角度均达到了90°。此外,通过与传统单管件电磁翻边进行对比,由于双管件电磁翻边能提供更大且持久的轴向电磁力,使得翻边效果显著提高,且能量消耗仅为单管件电磁翻边时的43.83%。显然,双管件电磁翻边方法能够改善管件翻边效果和提高能量利用率,为电磁翻边技术的进一步发展提供了一种有效可行的方法。

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基于交互作用的超声滚挤压轴承套圈加工参数优化

付浩然, 徐红玉, 王晓强, 田英健

锻压技术. 2023, 48(7): 115-122. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.016

摘要 ( 32 ) PDF全文 ( 56 )

可视化

以42CrMo钢为研究对象进行超声滚挤压正交试验,实现加工参数的优化控制。利用基于熵权理论建立的加工参数与表层性能之间的隶属函数评价关系,分析了加工参数对表层性能的显著性;根据交互作用最大隶属度原则,分析了加工参数间的交互作用,得出最优加工参数组合,并通过建立指数回归模型进行验证。结果表明:加工参数对表层性能的影响程度依次为:进给速度>静压力>振幅>转速;进给速度与静压力之间的交互作用的影响最大,进给速度与振幅、振幅与静压力次之,转速与进给速度、振幅、静压力的影响最小;最优加工参数为转速为550 r·min^-1、进给速度为55 mm·min^-1、振幅为5 μm、静压力为480 N,对比验证误差均控制在5%以下,实现了表层性能的全局最优。

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载重汽车行星齿轮冷挤压成形工艺

宋应德, 冯文杰, 陈莹莹, 王江平, 钱楷

锻压技术. 2023, 48(7): 123-130. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.017

摘要 ( 40 ) PDF全文 ( 194 )

可视化

载重汽车行星齿轮是汽车传动的重要零件,目前主要通过热锻制空心坯-冷挤压成形外齿的方式制造,该方式存在工艺路线长、成本高、耗能高的问题,严重制约了行星齿轮的发展与应用。针对该问题提出实心坯料一次冷挤压成形工艺方案,减少热锻相关工序,降低生产成本;建立行星齿轮一次冷挤压成形工艺方案有限元模型,通过DEFORM-3D有限元软件进行数值模拟分析,研究了凹模入模口半角、凹模定径带长度、下凸模锥顶角对成形质量、成形载荷的影响规律。研究结果表明:在凹模入模口半角为60°、凹模定径带长度为12 mm、下凸模锥顶角为12°时的成形质量较好。根据冷挤压一次成形工艺方案进行工艺试验,试验结果良好,满足预期要求,证实了该方案的可行性。

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6014-T4P铝合金组织及织构研究

迟蕊, 孟双, 王芝东, 徐志远, 王经涛, 孙宁

锻压技术. 2023, 48(7): 130-137. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.018

摘要 ( 67 ) PDF全文 ( 119 )

可视化

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及电子背散射衍射等实验手段分析6014-T4P铝合金在工业试制过程中的组织及织构演变情况。结果表明,3卷热轧试制料中S织构的体积分数较Brass织构和Copper织构多,同时还包含再结晶织构,其R织构的体积分数最多。固溶处理后,试制板材中均存在完全再结晶晶粒,且晶粒分布较为不均匀,特别是B和C卷试制料。A、B和C卷试制料的平均晶粒尺寸分别为31.25、37.16和31.25 μm。粗轧道次(11和13道次)对晶粒尺寸影响不大。A卷T4P态试制料的Cube织构明显小于B和C卷试制料,且其S织构和Cube织构的体积分数比为1.65∶1,A卷T4P态试制料的包边性能更好,但罗平纹更严重。同时,A、B和C卷T4P态试制料中2°～5°小角度晶界占比分别为35.0%、17.9%和24.0%。

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粉末压制中粉末形状对粉体力学行为的影响

张炜, 袁传牛, 萧伟健, 陈荣昕, 张宁, 刘焜

锻压技术. 2023, 48(7): 138-148. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.019

摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 308 )

可视化

针对粉末压制中的粉末形状与粉体力学行为的关联问题,基于离散单元法建立了铁基粉末的单轴压制模型,分析了压制中粉末形状对致密化特征、微观接触力以及宏观应力等力学行为的影响规律。结果表明:在压制过程中粉体的孔隙率随形状系数AR的减小而降低,配位数随形状系数AR的减小而增加。粉体接触力各向异性随形状系数AR的减小而逐渐增强,而各形状粉体的接触各向异性系数a_c、a_n、a_t均经历从突增过渡到稳定阶段的变化过程。此外,粉体的压制应力快速增加阶段所占比例会随形状系数AR的减小而增大;粉末形状系数AR越小,体系内应力的分布范围越集中。将进一步拓展粉末压制中力学行为的研究理论基础,为改善粉末零件的致密性提供方法指引。

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基于含间隙润滑模型的高速压力机下死点精度的综合评价研究

孟超, 曹春平, 王禹

锻压技术. 2023, 48(7): 149-155. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.020

摘要 ( 41 ) PDF全文 ( 71 )

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下死点精度是高速压力机重要的性能指标。基于Reynolds流体动力润滑理论建立含间隙润滑模型的压力机传动模型,选取压力机冲压转速、滑块质量、连杆滑块转动副间隙、曲柄连杆转动副间隙和滑块导轨移动副间隙作为下死点精度的影响因素,进行5因素3水平正交数值模拟实验,通过极差分析得出各因素对于下死点精度作用的显著性,为综合评价建立的比较矩阵提供参考。基于层次分析法提出一种下死点精度的综合评价体系,该体系以下死点平均值、下死点均方差和下死点最大波动值作为下死点精度的评价指标,通过计算总权重向量将下死点精度呈现为评分的形式,以达到量化比较各组下死点精度优劣程度的目的,对于下死点精度的综合评价具有一定的参考价值。

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基于EEMD-DWT方法的冷轧机架振动信号联合降噪研究

康家林, 徐江莉, 姚传安

锻压技术. 2023, 48(7): 156-161,183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.021

摘要 ( 91 ) PDF全文 ( 154 )

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为了提高冷轧机的故障诊断能力,综合运用集合经验模态分解(EEMD)算法和小波阈值变换(DWT)的降噪技术,设计了一种EEMD-DWT联合降噪技术,确保在去除噪声的前提下充分保留有用特征。采用EEMD-DWT模式去噪时获得了光滑的曲线信号,表现出优异的去噪效果。应用信号结果表明:以EEMD-DWT去噪时包含明显的冲击特征,有效地减小了位于幅值接近零区域的噪声分量,确保噪声被充分去除的同时实现原有振动特征的有效保留。单独利用DWT或EEMD方法去噪时将会引起有效信息大量丢失,以EEMD-DWT联合去噪方法进行处理时能够达到理想的降噪效果,充分保留信号包含的有用参数。其能够准确识别冷轧机不同的故障程度,对提高同类机械传动设备的故障诊断水平具有很好的理论支撑意义。

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用于比例变量泵供液系统的预压阀组设计与仿真分析

黄周轩, 刘赟清, 张晓丽, 王拴庆, 王雪, 钱宝旭

锻压技术. 2023, 48(7): 162-169. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.022

摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 177 )

可视化

设计一种用于快速锻造液压机组供液系统的预压阀组,当比例变量泵的摆角瞬时变化时,预压阀组根据设定压力及时调整阀芯开度,使供液压力保持在比例变量泵吸油的许用范围之内。为了验证预压阀组设计中阻尼孔直径、控制腔直径、弹簧刚度及预压力等关键参数对阀特性以及快速锻造液压机组液压供液系统供液压力的影响,利用AMESim液压仿真技术建立预压阀组及快锻压机比例变量泵供液系统的仿真模型,并根据样本与快锻压机测试参数对仿真模型的准确性进行验证。通过不同参数的仿真对比分析,得到阻尼孔、控制腔直径的选取直接影响着阀组的响应特性与系统的压力稳定性,而弹簧刚度及预压力则无明显影响等结论,并将结论应用到预压阀组的参数设计中。

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轨道交通用车轮分体式锻造模具的结构改进

侯沛云

锻压技术. 2023, 48(7): 170-176. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.023

摘要 ( 44 ) PDF全文 ( 150 )

可视化

为降低轨道交通用车轮模具的制造成本,对原整体模具结构进行分类拆分。根据车轮锻坯特征尺寸将原消耗性模具分别分为易磨损的消耗性部件和少、无磨损的通用部件。对于消耗性部件尽可能降低其体积和重量,对于少、无磨损部件则设计为系列化通用模具,以供不同规格车轮长期使用。与原整体模具结构相比,分体模具结构具有节约原材料、实现独立修复性等显著的优点。通过计算与对比,得出使用分体模具后其易磨损模具总重量比使用整体模具时降低了47.7%,单件车轮的模具总投料重量降低了28.4%,从而有效地降低了模具制造成本。生产实践表明,改进后的分体模具结构可适用于所有常规车轮的锻造使用,并在生产中取得了良好的应用效果。

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基于有限元分析的车用空心六角头杆件芯模寿命研究

赵慧真, 崔华丽

锻压技术. 2023, 48(7): 177-183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.024

摘要 ( 47 ) PDF全文 ( 185 )

可视化

在某种车用空心六角头杆件的挤深孔工序中,负责成形深孔的芯模受力极大,表面磨损严重、失效快。为解决该问题,基于经典的粘着磨损理论,通过Deform11.0软件,研究了5种不同结构的芯模的挤压过程,对比了芯模表面的最大磨损深度和严重磨损面积,结果发现同等条件下锥面芯模的寿命更长。以降低磨损为目的,通过正交试验对锥面芯模的尺寸参数进行了优化,同时研究了不同涂层对芯模表面的降磨损作用,结果表明在TiAlN涂层的降磨损效果更好。采用改进后的芯模进行零件的深孔成形,孔的成形质量较好,芯模寿命为原来的2.48倍。

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Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具的数值模拟与验证

邹震宇, 张毅, 张小波, 岳维, 陈明英, 王强, 江开林

锻压技术. 2023, 48(7): 184-191. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.025

摘要 ( 59 ) PDF全文 ( 205 )

可视化

为解决Invar36铁镍合金复材工装模板成形效果差的问题,通过高温压缩实验,研究了Invar36铁镍合金的高温热变形行为,采用刚塑性有限元法,利用高温压缩实验所得到的材料参数,建立了Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具有限元模型,通过有限元仿真分析研究了不同横纵筋条间距对零件成形效果的影响,并总结了框架式热压模具成形时零件的变形特点。结果表明:在上下模无筋条支撑的区域中,由于零件脊线部位的曲率变化最大、变形量最大,而又无型面支撑,成形效果最差。因此,提出了在零件的脊线部位增加支撑筋条的方案,改进框架式热压模具的结构,并通过热压成形实验,验证了改进的热压模具结构的有效性。

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低温退火对C5210合金带材折弯性能的影响

岳峰丽, 赵子瑄, 邓偲瀛, 王松伟, 陈帅峰, 宋鸿武

锻压技术. 2023, 48(7): 192-201. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.026

摘要 ( 58 ) PDF全文 ( 213 )

可视化

通过电子背散射衍射试验、X射线衍射试验、单向拉伸试验及折弯试验等方法研究了不同退火温度对C5210合金带材组织、织构、残余应力、力学性能和折弯性能的影响。结果表明:以Brass织构为主的C5210合金带材,其Brass织构沿RD方向的Schmid因子值要明显高于TD方向,且冷轧及退火态试样沿RD方向的残余应力值均低于TD方向,带材沿RD方向的折弯性能优于TD方向;经过退火处理后,C5210合金带材的织构组分变化不大,但退火处理后带材的位错密度减小,伸长率随着退火温度的升高逐渐提高,且带材在RD及TD方向的残余应力值随着退火温度的升高逐渐降低,低温退火提高了C5210合金带材的折弯性能。

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同步器齿套锻件漏工序检测系统

黄飞宏, 李兴成, 王凯

锻压技术. 2023, 48(7): 202-211. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.027

摘要 ( 49 ) PDF全文 ( 160 )

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同步器齿套锻件尺寸小,在加工过程中容易出现漏倒角、漏沟槽、漏铣齿等现象,需要人工检测出漏工序产品。传统的人眼识别困难且识别效率低、劳动强度大、产品成本高。设计了一套基于机器视觉的同步器齿套锻件漏工序检测系统。通过视觉检测装置,将原输送线上所拍摄的工件图像导入计算机,采用模板匹配法检测出漏工序产品,并将不合格产品进行分拣。实验结果表明:同步器齿套锻件漏工序检测系统的检测精度达到90%以上,检测机构总速度达到20 s左右。该系统能够代替人工完成对同步器齿套锻件漏工序的检测并分拣,提高了识别效率。

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激光选区熔化成形不锈钢板材内部缺陷无损检测可靠性分析

刘春华, 门正兴, 李艳丽, 陈晓辉, 张宏

锻压技术. 2023, 48(7): 212-221. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.028

摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 232 )

可视化

为验证不同无损检测方法对激光选区熔化(SLM)成形不锈钢材料内部缺陷检测的适应性,分别采用X射线数字成像检测(DR)、工业计算机层析成像检测(CT)、相控阵超声检测(PAUT)和超声检测(UT)等对SLM成形不锈钢梯形板(厚度为11～20 mm)开展检测。实验结果表明:CT的灵敏度最高,能够检测出15.58 μm的内部自然孔隙缺陷,达到了10 μm级;PA及直接接触法UT可以检测出毫米级的面积型缺陷;DR对SLM不锈钢梯形板面积型缺陷不敏感。另外,水浸法UT结果表明,通过提升探头频率来提高UT的灵敏度是比较有限的,探头频率超过10 MHz即难以实施有效检测。金相分析结果验证了CT、PA和UT的可靠性,SLM不锈钢梯形板中存在直径为Φ20～Φ100 μm的单独气孔和裂纹缺陷,同时也存在局部区域1 mm左右的密集型缺陷。

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20碳钢/316L不锈钢复合材料热压缩试验与有限元模拟

胡建华, 王小花, 陈建勋, 桂海莲, 杨晟, 李靖

锻压技术. 2023, 48(7): 222-227. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.029

摘要 ( 41 ) PDF全文 ( 187 )

可视化

对20碳钢/316L不锈钢复合材料在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了热压缩试验,并结合DEFORM-3D有限元软件分析了应变变化趋势和微观结构演变规律,建立了其Arrhenius本构模型。试验过程中碳钢体积占2/3,不锈钢体积占1/3,应变速率为0.1～10 s^-1,变形温度为1000～1100℃。通过比较模拟和试验结果,发现碳钢与不锈钢双金属材料的应力-应变曲线与试验结果存在一定的比例关系而且复合材料中间区域的变形量大于两端。通过模拟可得出整体过程中不锈钢的平均晶粒比碳钢大。由于试验结果跟模拟结果存在一定的差别,在物块外表面不能明确看出物体内部是否存在变化,因此本模拟是有必要的。

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中碳微合金非调质钢36MnVS4连杆胀断缺陷分析

黄博远, 董帅君, 孙建林, 张朝磊

锻压技术. 2023, 48(7): 228-233. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.030

摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 69 )

可视化

通过合金成分分析、显微组织定量表征、断口形貌观察及力学性能测定,对中碳微合金非调质钢36MnVS4连杆断口掉渣和断口不齐缺陷进行分析。在VW 50030标准和TCCMI 13.1—2021标准下进行比较,结果表明:4支连杆组织为珠光体+铁素体,均无异常组织,晶粒度均为5.5～6.0级,不符合标准要求;缺陷连杆的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率符合标准,但断面收缩率为26.5%～27.4%,明显低于合格连杆的32.8%～33.5%的断面收缩率,未达到要求。断口不齐的主要原因为断口附近的Ca、Si氧化物夹杂物,在断口侧面发现激光切槽的位置较深,不仅改变胀断轨迹,还降低断面收缩率;掉渣的主要原因为断口附近出现微孔型断裂韧窝,改变了断口表面状态。最后提出采用控锻控冷技术精确控制组织性能是解决问题的关键。

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选区激光熔化GH3536高温合金高温本构模型

白洁, 马瑞, 王亚军, 李庆华

锻压技术. 2023, 48(7): 234-241. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.031

摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 169 )

可视化

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^-1)下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。

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FGH4096高温合金的动态再结晶行为

刘剑箫, 姜超, 翟月雯, 周乐育, 金红

锻压技术. 2023, 48(7): 242-248. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.032

摘要 ( 60 ) PDF全文 ( 90 )

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以真空等温锻造过程中再结晶组织的精细化和均质化调控为目标,在Gleeble3500热模拟试验机上进行热模拟压缩试验,分析变形温度为1020～1140℃、应变速率为0.001～1 s^-1、应变量为60%条件下FGH4096高温合金的高温变形行为。构建了FGH4096高温合金的动态再结晶体积分数模型和平均晶粒尺寸模型,揭示了合金热变形过程中动态再结晶组织演化规律,确定最佳工艺参数,通过控制加工窗口进而实现对微观组织的控制。试验结果表明,材料的临界应变随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而增加。原始组织的晶粒度为6级,当70.32<lnZ<75.57时,动态再结晶百分数大于90%;当72.62<lnZ<74.93时,再结晶平均晶粒尺寸的晶粒度为8级以上,获得均匀且细小的组织。

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连铸钢方坯液压剪的参数控制及有限元仿真

刘旭辉, 唐国庆, 方紫韵, 胡大超, 蒲美玲, 严犇

锻压技术. 2023, 48(7): 249-254. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.033

摘要 ( 32 ) PDF全文 ( 66 )

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针对传统的液压剪切容易造成连铸钢坯断面质量不佳的问题,提出使用一种45°斜切液压剪进行剪切。首先,建立钢坯和剪刃的剪切模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对45°钢坯液压剪的剪切过程进行了有限元分析,模拟钢坯在弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段时所受的等效应力;其次,采取单一变量的研究方法,分别探究了剪切间隙、剪切温度、钢坯厚度及剪切速度等因素对45°钢坯液压剪剪切质量的影响。结果表明,随着剪切间隙的增加,剪切力先减小后增大;钢坯尺寸每增加5 mm,最大剪切力约增加40～50 kN;钢坯剪切速度增加,最大剪切力随之增加,由此获得了最佳的剪切参数,为钢坯的剪切提供了稳定的剪切力,保证了良好的剪切质量,避免材料的损耗,提高了剪切效率。

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单晶Ni₃Al裂纹扩展行为的分子动力学模拟

杜春志, 庞帅, 吴文平, 刘兵飞

锻压技术. 2023, 48(7): 255-263. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.07.034

摘要 ( 60 ) PDF全文 ( 139 )

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基于嵌入原子势的分子动力学模拟分析了单晶Ni₃Al的裂纹扩展机理和显微组织演化。首先,通过设置初始裂纹并对拉伸速率恒定时的单晶Ni₃Al模型进行单轴拉伸,模拟了裂纹尖端的形状和微观结构的变化,从模拟结果可以观察到在裂纹尖端产生了位错堆积现象,扩展后的裂纹方向与位错线成45°和135°夹角。其次,分别讨论了温度对5×10^-11s时裂纹尖端应力集中现象、屈服点的抗拉强度以及裂纹扩展速率的影响。研究结果表明:当温度从300 K升温至1300 K时,5×10^-11s时裂纹尖端的应力值以线性的形式降低;其屈服点抗拉强度的降低趋势也是线性的,但其应变值增加;高温可有效地减缓裂纹扩展速率。

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刊出日期：2023-07-25
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