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毛坯铸件的展开方法有哪些?具体如何操作?

发布时间:2020-07-24 00:36

   铸造是应用普遍的金属液态成型工艺。它是将液态金属浇注到铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得相应形状的毛坯或零件的方法。在机器设备中液态成型件所占比例很大,在机床、内燃机、矿山机械、重型机械中液态成型件占总重量的70%~90%;在汽车、拖拉机中占50%~70%;在农业机械中占40%~70%。有优良的机械、物理性能,它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,还可兼具一种或多种特别性能,如抗磨、高温和低温、耐腐蚀等。铸件的重量和尺寸范围都很宽,重量轻的只有几克,重的可达到400吨,壁厚薄的只有0.5毫米,厚可超过1米,长度可由几毫米到十几米,可达到不同工业部门的使用要求。

  锻件与毛坯铸件相比,金属经过锻造加工后能改进其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶,使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织,使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合,其组织变得较加紧密,提高了金属的塑性和力学性能。
  毛坯铸件的展开方法有哪些?具体如何操作?
  (1)模拟法是在相应的假设条件下,根据许多物理问题数学描述的相似性,通过数学相似理论,采用其它物理介质构成的模型来模拟板料法兰的金属流动。从理论上可以证明,冲压工件凸缘处金属的这种流动同相似区域相似边界条件的粘性流体的流动、电流的流动或热传导是相似的。
  (2)利用有限元仿真方法来求毛坯的初始形状和尺寸是近几年发展起来的。有增量有限元方法,几何映射法,有限元反算法等。
  (3)滑移线法技术较成熟,已被用于求等截面杯体,如圆形、椭圆形、各类盒形以及某些不规则形状筒型体。但这种方法要作以下假定:板料法兰厚度不变化,并处于平面应变状态,材料各向同性,无硬化,不考虑摩擦力分布对塑性流动的影响。
  (4)增量有限元方法考虑了成型过程中金属的塑性流动受模具形状等多种因素的影响,有较高的精度,但耗时较大,较难设置接触边界条件,计算模型复杂。
  (5)研讨毛坯展开方法的理论有多种,如经验法,滑移线法,模拟法等。
  (6)经验法是工厂中常用的方法,一般计算矩形、圆筒的展开长度和圆角部分的展开半径,然后在过渡区用直线和圆弧相连。这种方法假设薄板厚度在拉延成型过程中不变,面积不变。
  (7)几何映射法认为应变由变形前后板料的几何差别定义,而变形后板料形状已知,就可以将变形后板料上的点映射回初始板料,而且不需要载荷就能计算应力的分布。应变取决于厚度分布,但变形后板料的厚度分布未知,这样,几何映射法取决于厚度分布的正确假设并视厚度与特定的边界条件相匹配。
  (8)毛坯形状和尺寸的反算是薄板冲压成型中的一个难题。毛坯形状的确立是设计工艺和制定工艺流程的前提。毛坯形状设计得合理,冲压过程中材料的流动将合理,从而减少起皱、拉裂发生的可能。对于复杂的冲压件,采用经验和解析方法至今未能获得满意的结果。
  (9)有限元反算法可看成是冲压成型的逆过程,要解决的问题很多且计算过程复杂。这种反算法一般将成型过程简化为一个或多个加载的过程,采用全量理论进行分析计算,所以计算可以只考虑初始态和变形态,忽略中间的变化。