【鍛造技術】鍛件的“憋氣”影響與模擬

2017-08-31 by:CAE仿真在線來源:互聯網

模鍛件生產過程中,最常見的缺陷之一是未充滿模具型腔,其中的原因之一可能由于結構設計上的不合理,造成模具中的氣體在金屬流動過程中被過早封閉于型腔內,無法及時排出型腔,尤其潤滑液較充分的時候,影響更加明顯。目前大部分金屬成形仿真軟件實際計算過程中,無法計算由于憋氣造成的未充滿缺陷,這給工藝人員判斷是否會存在憋氣造成未完全充滿型腔缺陷的直觀判斷造成困擾。

絕大多數的DEFORM用戶在以往的使用過程中,有時會發現模擬結果填充完好,但實際中卻出現未充型滿的情況,可能原因就是在模擬鍛造過程中并未使用DEFORM“憋氣”或“憋油”的特殊功能。DEFORM能夠精準模擬有排氣孔、無排氣孔憋氣、無排氣孔憋油的充滿型腔的結果。

DEFORM憋氣模擬原理是以變形體與模具構成一個封閉的邊界來判斷,如下圖1所示,當構成這樣一個封閉的型腔時(紅色圈區域),通過理想氣體定律,工件表面將增加一個壓力,最終輕微的未充滿被標記,如圖2所示,通過高亮的綠色接觸點可以看到。在這個案例中,即使兩個物體已經被完全擠到一起,但仍然有細微的裂縫存在。

圖1 受壓作用下的體積

圖2 最終狀態下帶有輕微未充滿的體積

下面是一個簡單的墩粗案例,當考慮不憋氣影響時,墩粗高度為88.5217mm,如果考慮了憋氣的影響,墩粗高度為88.426mm,高度略低。但如果同時考慮了潤滑油的影響,墩粗高度只有73.1683mm。

圖3 不考慮憋氣影響

圖4 考慮憋氣影響

圖5 憋油影響

再看一個復雜模鍛件如果考慮了憋氣與憋油的影響,模擬計算結果如下:圖6為不考慮憋氣影響的模擬結果,與圖7考慮憋氣影響的模擬計算結果對比,模具型腔充滿性基本相同,完全充滿了模具,但圖7飛邊部位的接觸情況更加接近實際生產結果,而圖8是考慮了潤滑較充分的情況下憋油的影響,未充滿區域較多,與實際生產完全一致,生產時需要采取適當的潤滑措施。