对涡轮增压器叶轮和齿圈的锻造加工过程进行模具优化设计.doc

对涡轮增压器叶轮和齿圈的锻造加工过程进行模具优化设计 由美国俄亥俄大学概要：本项目的目的是涡轮叶轮必须最低有效塑应变，以增加韧性和抗断裂非常高的离心应力。这应变分布晶粒尺寸尽可能均匀，从而最佳的机械性能的Al2618涡轮尺寸优化是由确定最优平均温度和应变率（由参数使用齐纳Hollomon）。第二项目是优化环形齿模具设计，减少锻造。该软件使用是MSC.SuperForge的Simufact.forming前身，能够检查充填它也可以使用Superforge –（有限体积）仿真判断和显示各种有用的参数，有效塑性应变，等效应变率，有效应力，材料流量，温度，力时间的关系最终。它的结论是该软件可以有效地用于优化锻造工艺，最大限度地机械强度，减少废料及材料锻造阶段，从而降低整体制造成本。1.简介：这个项目的目标是复杂汽车锻造产品第一部分是一个涡轮增压器叶轮（或涡轮）。这极高的（可达10万转），迅速从具有很高的离心应力。新的模具都必须设计，从而使这部分有效塑性应变可到一个大于0.5。屈服强度会增加低有效塑性应变也可以这也导致了形成统一有效塑性应变产品。参考图1，可见，一个AA2618合金旋转部分。参考图2，最终被用于获取有效塑性应变大于0.5的最终产品。然而，这并不会导致整体均匀塑性应变大于0.5。此产品相关的一个问题是存在低塑性应变显示在图1和金属蓝色的区域被称为区（DMZ）[1]。我们的目标是从AA 2618整个制造实现造转动部分力学性能最佳锻造操作的主要优势是工件;，因为腔融合孔隙被淘汰。另一个目标是优化齐纳霍洛曼参数，Z平均温度和应变率，得到一个材料。齐纳霍洛曼率和参数的增大，锻造时间。它也。粗柱状粒较小的等轴所取代，再结晶和韧性。这将直接减少了锻件的强度，但是，其中一个应变幅度将一直保持材料的强度第二部分是一个[2]，这里的目是减少锻造阶段，减少材料浪费。有限元模拟在预测变形流动模式发挥了重要作用，提高了产品质量。然而，有限元法的主要作用是运用经验验证完成的模具设计关系或工程实践[3]。通常情况下，为了达到最佳的性能，最初的简单形状形位公差和金属成形工艺。锻造预成形设计通过使用类似模具设计模具的形状和工艺参数。因此，锻造前使用.反向模拟模具设计。优化整个锻造过程中充分和适当的预形式获得所需的锻造属性，如实现，减少材料浪费，减少模具磨损，取得良好的流和[3]。 UBET（上限单元技术）是用于获取反向模拟最佳，有限体积法（Simufact.forming软件）是用来做模拟及验证设计。UBET已开发.研究人员，例如李等。]使用UBET锻造负荷分析模具填充有效应变。该方案同时适用于轴对称和非轴对称闭模锻造以及肋腹式腔平面应变封闭模锻本研究从所取得的成果进行了比较实验一个良好的结果。个预先设计的方法刘，等有限元为基础的模拟和UBE的模拟。[5]。布拉姆利，[6]，已TEUBA，这是一个UBET为基础的计算机程序这种方法是方式的材料最深切的终腔自由边界模具钢坯分开这。赵，等。[7]有限元的跟踪方法行通用涡轮盘过程锻模。最后，米和[8]使用UBET模拟环件轧制和锻造齿圈。齿圈项目这个文件UBET理论中可以找到优秀的，在这里重复。2。涡轮分析[1]代码输入到有限元，包括材料特性的工件（流应力和热性能）和工具/工件界面（摩擦和传热属性），以及工件与模具的几何形状。对于典型的出包括预测成形载荷，应变，应变率和温度等值线图，及模具变形。这种模型的研究方法是： 1。模型如镦模等）固体坯料边缘首先在CAD软件上闭模锻造。该模型导出的三维有限元分析技术，如有限分析（模拟）SUPERFORGE[9]可发现实际锻造模具的旋转在设计。 2。要着力优化设计。 3。确定最佳的设计和完成的验证此方法的适用性。 模锻重要方面或）设计，以达到足够的金属分布。有了正确的设计，无缺陷金属流动和完整模具可以实现在锻造金属损耗减至最低。涉及金属流动的了解是一个特别艰难的任务三维造型软件SolidEdge的是用于零件，坯及模具。SolidEdge中可以找到一部分模拟的体积。SolidEdge的选项提供了布尔运算，其中一个特定的形状，可减去或添加到其他形状。本研究中，。SimufactSUPERFORGE用来模拟锻造工艺。 3。有限体积方法传统的有限元网格时，跟踪变形材料。然而，当采用有限体积法，参照系能，材料的质量和动量从一个件到另一个。有限体积。整个。因此，是有限体积。。在有限体积法，网格必须足够大，以覆盖变形后的工。基本有限元网格也就像一个容器材料不能离开的网格。有限体网格足以进行分析应力波反射和。有限体积法的计算机模拟模型，有利于毛材料内在的锻造变形，由于这种独特的操作。外，网格通常被认为是，[9,10]。 ，值范围来确定十大几何模具分析工件的有效塑性应变最低范围最表1显示了。在