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扭轉(zhuǎn)鐓粗影響因素[ 04-18 09:05 ]

影響鍛件扭轉(zhuǎn)鐓粗的因素本文主要考慮高徑比、摩擦因子、下壓速度、扭轉(zhuǎn)角度這四項。高徑比是鍛件形狀的主要考慮因素，它直接影響變形所需的載荷。摩擦因子對于扭轉(zhuǎn)鐓粗是非常重要的因素，扭轉(zhuǎn)鐓粗對比傳統(tǒng)平砧鐓粗其主要增加的就是徑向的剪切應(yīng)力，而鍛件與模具之間的摩擦又是最直接影響剪切應(yīng)力大小的因素，不同的摩擦條件會影響鍛件變形的均勻性。對于鍛壓工藝來說，下壓速度是一項必須考慮的因素，其不僅對下壓載荷有所影響，而且對鍛件的形狀有影響例如鼓形等。扭轉(zhuǎn)角度對于扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝來說也是很重要的影響因素，角度過小剪切應(yīng)力不能起到對鍛件的作用，

正交試驗設(shè)計的基本原理[ 04-18 08:05 ]

正交試驗設(shè)計是利用正交表來安排并分析多因素試驗的一種高效設(shè)計方法。正交試驗是在多試驗因素的全部水平組合中，挑選出最為有代表性的水平組合進(jìn)行試驗，通過這些挑選出的試驗分析其試驗結(jié)果從而了解全面試驗的情況，進(jìn)而找出最優(yōu)的水平組合。利用少量的試驗組合完成大量試驗組合工作，從而大大減少試驗的次數(shù)與規(guī)模。正交試驗設(shè)計需要注意的幾個參數(shù)： （1）指標(biāo)：就是試驗要考核的效果。在正交試驗當(dāng)中，常用 X、Y、Z 來表示主要設(shè)計可測量的定量指標(biāo)。   （2）因素：就是對試驗指標(biāo)可能會產(chǎn)生影響的原因或要素。

不同扭轉(zhuǎn)角度對扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 10:05 ]

由于扭轉(zhuǎn)鐓粗成形工藝不同于傳統(tǒng)的平砧鐓粗，不同的扭轉(zhuǎn)角度會直接影響工件的變形程度，因此對扭轉(zhuǎn)角度應(yīng)該做必要的研究分析。鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，高為 150mm，高徑比為 0.75，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.45。不同扭轉(zhuǎn)角度對 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：從表 3-7 可以看出，扭轉(zhuǎn)角度從 15°增加到 45°最大等效應(yīng)變值是一個減小的過程，而扭轉(zhuǎn)角度在 45°以后，隨著角度的增加最大應(yīng)變值也在逐漸增大，整個

不同下壓速度對扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 09:05 ]

由于鍛壓時，鐓粗是最主要的工序，那么下壓速度的不同勢必對工件成形有所影響。在鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，高為 200mm，高徑比為 1，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.5，扭轉(zhuǎn)角度為 60°的條件下，分析討論不同下壓速度對30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響。從圖 3.19 中，我們可以看出：當(dāng)最大應(yīng)變值相同時，下壓速度相對較小的心部面積較大，然而整體三種下壓速度對應(yīng)變的影響差別不明顯。但是下壓速度較小時，最大有效應(yīng)變值相對較小。 然而通過圖 3.20 與圖 3.21

不同摩擦因子對扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-17 08:05 ]

在傳統(tǒng)的平砧鐓粗工藝中，工件跟模具之間的摩擦往往會導(dǎo)致工件成形后產(chǎn)生鼓形，并且工件內(nèi)部的應(yīng)力分布也會變的不均勻。但是在本文介紹的扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝中，由于存在剪切應(yīng)力，所以摩擦條件是十分重要的影響因素，對整個成形過程起著有益的作用，因此對于摩擦因子的研究十分必要[34]。鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為200mm，高為 150mm，高徑比為 0.75，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，扭轉(zhuǎn)角度為 60°。不同摩擦因子對 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：從圖 3.13 不同摩擦因子

不同高徑比對扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響[ 04-16 10:05 ]

鋼錠初始溫度為 1200℃，直徑為 200mm，下壓速度為 10mm/s，下壓量均為 40%，摩擦因子為 0.45，扭轉(zhuǎn)角度為 60°。不同高徑比對 30Cr2Ni4MoV 鋼錠扭轉(zhuǎn)鐓粗的影響分析如下：分析三幅不同高徑比的等效應(yīng)變圖 3.10，我們可以看出，高徑比越小，最大與最小等效應(yīng)變的差值越小，變形相對更加均勻一些。但是隨著高徑比的增大，等效應(yīng)變的最大值也增大。通過圖 3.11 下壓載荷行程曲線圖我們可以看出，不同的高徑比其下壓載荷的差值比較大。同一試件，越往下壓則載荷越大，因此很明顯試件越低，所需的下

扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝與傳統(tǒng)平砧鐓粗工藝的對比[ 04-16 09:05 ]

有限元模型及模擬條件設(shè)置：如圖 3.8，坯料為 30Cr2Ni4Mo V 鋼錠，高度 H 為100mm，直徑 D 為 200mm，高徑比為 0.5，初始溫度為 1200℃，網(wǎng)格劃分為 20000 個。上下模具材料選為剛性材料。上模下壓速度為 5mm/s，下壓量為 40%，下模繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)，平砧鐓粗角速度為 0，扭轉(zhuǎn)鐓粗選擇角速度為 0.1rad/s，摩擦系數(shù)選取 0.3。各參數(shù)對比如表 3-5 所示，其中平均等效應(yīng)變計算為：在鋼錠中心橫截面沿軸線方向取 5個節(jié)點，再沿徑向方向取 4 個點，并測量各個節(jié)點的等效應(yīng)變

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型的工藝參數(shù)設(shè)置[ 04-16 08:05 ]

數(shù)值模擬計算應(yīng)當(dāng)考慮實際生產(chǎn)或者實驗的設(shè)備條件，因此工藝參數(shù)的設(shè)定因盡量符合實際加工過程。在后續(xù)研究當(dāng)中，本文扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的設(shè)計是上模做垂直的軸向運動，下模做扭轉(zhuǎn)運動。因此通過設(shè)定不同的坯料高徑比、模具與坯料間的摩擦因子、上模下壓速度以及下模扭轉(zhuǎn)角度四個工藝參數(shù)，來研究低壓轉(zhuǎn)子鋼 30Cr2Ni4Mo V的扭轉(zhuǎn)成形工藝。各項工藝參數(shù)的設(shè)定具體如下表。 而對于溫度這一工藝參數(shù)的選擇，通過分析三幅流動應(yīng)力曲線圖，我們可以看出，當(dāng)應(yīng)變速率=11s?時，溫度必須達(dá)到 1200℃動態(tài)再結(jié)晶才會發(fā)生并且才會呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)；

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗材料模型的建立[ 04-15 10:05 ]

在模擬實驗當(dāng)中本文主要選取的是大型低壓轉(zhuǎn)子鋼 30Cr2Ni4MoV，相當(dāng)于國外規(guī)定的 3.5%NiCrMoV 鋼。我國目前的一大重點急需突破項目就是具備百萬千瓦級核電低壓轉(zhuǎn)子的設(shè)計跟制造，這就需要通過研究新的工藝和技術(shù)來細(xì)化和均勻化內(nèi)部晶粒來提高低壓轉(zhuǎn)子鋼的材料性能跟機(jī)械性能。 由于 DEFORM 自帶的材料模型里沒有 30Cr2Ni4MoV，則需要構(gòu)建材料模型。通過熱模擬實驗機(jī) Gleeble1500，來繪制出 30Cr2Ni4MoV 鋼的高溫流動應(yīng)力曲線。  通過把圖 3.5-3.7 的數(shù)

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型的單元格劃分[ 04-15 09:05 ]

在 DEFORM-3D 中，軟件為了考慮到重新劃分網(wǎng)格時方便與快捷，自身的網(wǎng)格剖分程序只能劃分四面體單元格。但是如果想要提高網(wǎng)格計算的精度，DEFORM-3D 也可以接收外部程序生成的六面體網(wǎng)格。由于本文中的模擬實驗?zāi)Ｐ托螤钶^為簡單，因此選擇方便快捷面體網(wǎng)格較為合適。網(wǎng)格劃分可以控制網(wǎng)格的密度，從而減少網(wǎng)格的數(shù)量，避免由于變形劇烈而使局部產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)格畸變。根據(jù)坯料的尺寸及形狀來選擇合理的網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)量，本文中坯料的網(wǎng)格數(shù)選擇在 1 萬到 2 萬之間。坯料模型網(wǎng)格劃分樣式如圖 3.3 所示，整個有限元模型如圖 3.4

低壓轉(zhuǎn)子鋼扭轉(zhuǎn)鐓粗模型各部分的生成[ 04-15 08:05 ]

本模擬實驗?zāi)Ｐ椭饕缮夏?、下模及坯料三部分?gòu)成。模擬實驗當(dāng)中構(gòu)建了三種不同高徑比的圓柱型坯料，而其中直徑大小是一定得，因此上下模的建立只需要一次就可以了，并且由于坯料是圓柱形狀所以上下模尺寸相同即可。三部分的具體尺寸如下各圖：

摩擦邊界條件的選擇[ 04-14 10:05 ]

摩擦是金屬塑性成形當(dāng)中最為重要的問題，選擇合理的、正確的摩擦邊界條件可以使得有限元計算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。（1）庫倫摩擦模型假設(shè)摩擦因數(shù)為一常數(shù)，摩擦力與摩擦表面上受到的正壓力成正比，即式中：p 為正壓力。此公式適用于工件與模具接觸時滑動速度相對較慢的剛性區(qū)部分，所求出的摩擦應(yīng)力不大于剪切屈服極限。使用庫倫摩擦模型的時候，可以先假設(shè)一種摩擦力的分布模式，然后計算出相應(yīng)的正壓力，并通過計算得出的正壓力得出新的摩擦力分布。反復(fù)迭代以上過程，直至前后兩次迭代得出的摩擦力分布基本一致。（2）剪切摩擦模型 假設(shè)摩擦表面

初始速度場的生成[ 04-14 09:05 ]

求解非線性方程組時選用迭代方法，那么迭代的起始點就需要選擇一個初始速度場，并利用這個起始點反復(fù)進(jìn)行迭代運算直到收斂于真實解。對于初始速度場的選擇無需非常精確，然而必須滿足邊界條件，同時大致反映出材料變形過程當(dāng)中的流動規(guī)律。初始速度場的選擇會直接影響收斂速度的快慢，所以初始速度場要盡量選擇接近實際速度場，否則不僅難以收斂，更可能會發(fā)散。比較常用的初始速度場的產(chǎn)生方法有以下幾種。（1）工程近似法對于坯料形狀和邊界條件較為簡單的時候，有限元計算的初始速度場可以使用能量法、上限法等工程計算方法求出的近似速度場。（2）網(wǎng)格細(xì)

有限元法分析求解問題的步驟[ 04-14 08:05 ]

有限元法實質(zhì)是在物理模型上進(jìn)行近似數(shù)值計算的一種方法，所求得的解是數(shù)值解。實踐證明如果處理得當(dāng)，利用有限元法分析工程問題，所求得的解精度較高。采用有限元法時，應(yīng)先將連續(xù)體劃分為若干個有限大小的單元，即“有限元”，根據(jù)所選模型的不同，這些單元的形狀也不相同，面元可以是：三角形，四邊形或矩形。各個單元排列方式和大小都沒有嚴(yán)格的要求，每一單元通過的節(jié)點與周圍其他單元相連接。有限元法解題步驟如圖 2.1 所示：第一步：結(jié)構(gòu)的離散化，即“化整為零”。將連續(xù)體離散化是有限元法的基

有限元法的主要優(yōu)點[ 04-13 10:05 ]

有限元法是現(xiàn)在工程領(lǐng)域里應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)值計算方法之一，它能發(fā)展成為現(xiàn)代工業(yè)與工程技術(shù)領(lǐng)域重要的組成部分，除了由于現(xiàn)在工業(yè)化技術(shù)發(fā)展需要的大環(huán)境外，其自身就具有諸多的優(yōu)點： （1）物理概念淺顯清晰，易于掌握。有限元法不僅可以通過非常直觀的物理解釋來被掌握，而且可以通過數(shù)學(xué)理論嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治稣莆辗椒ǖ谋举|(zhì)。 （2）描述簡單，利于推廣。有限元法由于采用了矩陣的表達(dá)形式，從而可以非常簡單的描述問題，使求解問題的方法規(guī)范化，便于編制計算機(jī)程序，并且充分利用了計算機(jī)的高速運算和大量存儲功能。 （

扭轉(zhuǎn)鐓粗塑性有限元法的分類[ 04-13 09:05 ]

金屬塑性成形根據(jù)變形特征可以分為兩類：體積成形和板料成形工藝。金屬材料在鍛造、軋制、擠壓等體積成形時會產(chǎn)生較大的塑性變形，而彈性變形由于相對較少，因此可忽略。然而對于如冷沖壓、冷軋等板料成形金屬材料雖然變形也較大，但是彈性變形已經(jīng)達(dá)到了不能忽略的比例，所以彈性變形與塑性變形需要同時考慮?；谝陨蟽煞N情況，在建立材料模型時就分為了剛塑性材料模型和彈塑性材料模型。剛塑性有限元法采用 Levy-Mises 率方程和 Mises 屈服準(zhǔn)則求解未知量為節(jié)點速度，在忽略彈性變形后，由經(jīng)驗表明對熱變形過程中的精度影響并不大。通過

有限元法隨商品軟件出現(xiàn)的發(fā)展[ 04-13 08:05 ]

模擬理論及其技術(shù)的日益成熟，為有限元模擬軟件的商品化創(chuàng)造了有利的條件，有限元軟件開始不僅僅應(yīng)用與實驗室，已經(jīng)開始面向企業(yè)，用于開發(fā)實際的產(chǎn)品和質(zhì)量控制中。其中運用比較廣泛的是美國的 DEFORM 和法國的 FORGE，它們不僅有較強(qiáng)的塑性問題分析能力，而且具有了良好的前后處理功能和友好的用戶界面，這些特點都是基于 CAD 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著模擬技術(shù)與軟件的逐步提高，塑性有限元法在金屬成形中得到了更加深入的應(yīng)用與發(fā)展，幾乎所有的成形工藝問題都可以被分析，并且分析對象的復(fù)雜程度也不斷增加，求解的問題也由二維擴(kuò)展到三

塑性有限元法的基本原理及發(fā)展歷程與趨勢[ 04-12 10:05 ]

有限元法是隨著計算機(jī)硬件技術(shù)及其相關(guān)軟件技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)在數(shù)值計算方法。它在金屬塑性加工領(lǐng)域的出現(xiàn)開始于上世紀(jì) 70 年代。近 40 年的發(fā)展使得有限元法成為方法種類較為齊全、軟件功能豐富、工程應(yīng)用廣泛，其中剛塑性有限元法的應(yīng)用與發(fā)展尤為顯著。 金屬塑性加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金屬材料的力學(xué)性能和組織。而且塑性加工作為制造業(yè)的一個重要分支，廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，全世界四分之三的鋼材需要經(jīng)過塑性加工，在發(fā)展迅猛的汽車業(yè) 60%

扭轉(zhuǎn)鐓粗的主要研究內(nèi)容和意義[ 04-12 09:05 ]

扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝還并未像形砧工藝那樣被實際應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。其工藝參數(shù)與傳統(tǒng)鐓粗工藝對比較為復(fù)雜，所以還需要進(jìn)一步對扭轉(zhuǎn)鐓粗影響因素進(jìn)行細(xì)致、深入的研究，并設(shè)計更為好的扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置來通過實驗為實際生產(chǎn)提供依據(jù)。 本文主要研究的內(nèi)容如下： （1）通過 DEFORM-3D 模擬軟件對 30Cr2Ni4Mo V 低壓轉(zhuǎn)子鋼進(jìn)行數(shù)值模擬，通過設(shè)定不同的高徑比、摩擦因子、下壓速度、扭轉(zhuǎn)角度等工藝參數(shù)，分析其所需變形力及應(yīng)變分布情況，來優(yōu)化扭轉(zhuǎn)鐓粗實驗的工藝參數(shù)。 （2）建立四因素三水平的正交表，通過

扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的研究[ 04-12 08:05 ]

一項新的理論、新的工藝的提出，都是為了將來能使其運用到實際或者科研實驗當(dāng)中。而設(shè)備就是將理論用于現(xiàn)實的橋梁。扭轉(zhuǎn)鐓粗工藝自提出到現(xiàn)在，有諸多學(xué)者和科研單位致力于扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置的研發(fā)。根據(jù)不同的扭轉(zhuǎn)方式，設(shè)計扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置主要有兩類裝置如圖 1.3。第一類裝置是上壓頭在鐓粗的同時做扭轉(zhuǎn)運動，扭矩和下壓載荷都是上壓頭提供。第二類裝置是上壓頭只提供軸向下壓載荷，而下砧處為一扭轉(zhuǎn)工作臺，提供扭矩。第二類裝置的好處是可以軸向下壓載荷與扭矩可以分別控制，有利于工藝參數(shù)的調(diào)整。扭轉(zhuǎn)鐓粗裝置最早是二十世紀(jì)五十年代前蘇聯(lián)的專家通過改造了