用軟件進行自由鍛模擬-DEFORM

2017-11-13 by:CAE仿真在線來源:互聯網

CAE仿真是當前比較流行的工藝研發工具,尤其對于新材料、新工藝開發方面發揮了重要的指導作用。對于金屬成形過程的仿真,國內應用已經非常普遍,很多工藝人員在做模鍛成形仿真時通常是觀察金屬流動情況,分析是否完全充滿模具、是否有折疊缺陷,以及設備噸位是否過載等缺陷,而自由鍛成形,是比較傳統的鍛造工藝,工藝過程及模具都相對簡單,因此很多人都困惑除了模擬形狀尺寸變化以外,自由鍛仿真分析什么呢?

自適應再加熱模擬——溫度控制

不管是坯料的翻轉多次鍛打(Multi blow forging)或軸拔長的開坯鍛造(cogging或swagging),DEFORM都增加了再加熱模擬控制,如下圖。

這里不難看出,DEFORM為我們推薦了溫度控制及自動優化功能,也就是自由鍛過程中強調溫度的重要性。我們都知道自由鍛過程由于鍛打時間長,工件的溫度變化也較大,鍛打頻率不同,溫度變化差異也大,因此為了保證鍛打過程中,鍛件溫度需要一直保持高于最低鍛造溫度(再結晶溫度以上),并且低于最高鍛造溫度(防止粗大晶粒產生),這樣才能生產出高質量的鍛件。在模擬過程中如果鍛件溫度過低,或變形后鍛件芯部溫度過高,將自動觸發加熱或與空氣傳熱模擬。另外,加熱多久能夠達到我們需要的溫度范圍內,30分鐘?3個小時?比如下面這個例子的停止判據:每個節點溫度都在935~975℃之間 ,需要約花費9540秒。

工藝流程優化

自由鍛模擬中,DEFORM向導式模塊的第二個界面提供了工藝流程列表的輸入,在自由鍛復雜的多次鍛打過程中如何安排鍛打順序,以及將鍛打過程輸入給設備的自動化程序,需要一目了然的方式。DEFORM針對Multi blow(多次鍛打)和cogging(開坯)各自的特性,開發了不同的工藝列表,對于打擊的能量、打擊順序以及工件進給和旋轉情況一目了然,且方便工藝人員改進優化。

應變分布分析——鍛透性

鍛透性是保證鍛件質量的一種重要指標,幫助我們判斷分析通過多次鍛打是否打碎了鑄造生產過程產生的粗大晶粒、輕微疏松等缺陷。CAE出現以前,我們主要通過經驗和公式計算得到的鍛造比來保證產品質量,充足的鍛造比確實能夠保證鍛件完全鍛透,但這不是一種高效、節能的生產方式,我們需要一個確定的、直觀的變形量分析,而應變是鍛件變形大小的關鍵參數。下圖是一個不同初始坯料的大小鍛后應變分布比較,可以清楚的看到應變分布規律。

晶粒大小分析

如果說應變只能間接的分析鍛件內部質量情況,那么晶粒尺寸模擬分析一定可以為我們帶來驚喜。DEFORM模擬不但可以直接通過再結晶、晶粒長大公式直接計算模擬變形過程中的晶粒尺寸變化,而還具有先進的CA元胞自動機法、JMAK法等微觀分析模塊,全向導式設置過程,幫助我們分析再結晶和晶粒長大過程中的晶粒尺寸大小的變化,為我們進一步深入研究和提供高質量鍛造產生提供了充分的保障。