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DEFORM粉末冶金成形工艺数值模拟的技术应用

2015/9/30    来源:安世亚太    作者:晏建军      
关键字:DEFORM  粉末冶金  成形工艺  
粉末冶金成形工艺模拟软件用于精确预测产品最终形状及机械加工件的密度分布,DEFORM数值模拟技术已成为产品及加工工艺设计和优化的有力工具。

1 前言

    金属粉末冶金成形已应用于多种工业机械零部件的成形工艺,包括齿轮、轮盘、汽车连杆等。粉末冶金成形是将松散的粉末体加工成具有一定尺寸、形状以及一定密度和强度的坯块。传统的成形方法有模压成形、等静压成形、挤压成形、轧制成形、注浆成形和热压铸成形等。DEFORM金属粉末成形技术可实现粉末成形工艺过程的计算机数值模拟,预测粉末成形缺陷,优化加工工艺参数。

2 粉末冶金成形工艺优势及面临问题

    从制作机械零部件方面来看,粉末冶金法制作机械零部件是一种少切削、无切削工艺,可以大量减少切削加工量而节省机床,节约金属材料,提高劳动生产率。用金属粉末冶金法制作机械结构零件时,比用其他加工方法的材料利用率高、能耗低。

    粉末成形工艺过程的实现,涉及到工艺参数及模具结构设计等种种因素,粉末的初始装填密度、压机的锻压速度、压制力等对粉末冶金零件的成形形状、压实密度分布、成形应力应变等具有难以预测的影响,而成形零件的锻压质量又影响到产品的机械性能和使用寿命,因此如何更科学更准确地评估压实成形质量,是汽车齿轮、连杆等金属粉末加工产品的重要方面。DEFORM塑性成形分析程度的金属粉末成形功能可预测成形过程中产品可能出现的缺陷、分析成形尺寸精度、各部位密度分布等现象,优化成形工艺参数,缩短研发周期。

3 DEFORM粉末冶金成形工艺方案的工业应用

    粉末冶金成形工艺模拟软件用于精确预测产品最终形状及机械加工件的密度分布,DEFORM数值模拟技术已成为产品及加工工艺设计和优化的有力工具。在数值模拟计算系统中,可通过快速仿真分析,获得粉末成形模具粉料填充、材料流动、成形吨位、温度场分布、应力应变、能量及裂纹等信息,同时,该数值仿真系统可对粉末成形后的产品进行烧结工艺分析,预测烧结后的产品体积变化及内应力、密度,指导成形模具和工艺参数的优化设计。在粉末冶金成形领域已获得良好的工业化应用。

3.1汽车齿轮粉末冶金成形分析

    汽车齿轮粉末成形是典型的金属粉末制造产品,其成形模具运动较为复杂,通常采用多组模具浮动成形,粉末密度受成形方式、成形速度等因素影响较大。采用DEFORM数值仿真技术预测产品最终密度分布、应力应变及成形吨位,如图1、2所示。

图1 齿轮粉末锻造过程密度分布云图及各处密度变化时间历程曲线

图1 齿轮粉末锻造过程密度分布云图及各处密度变化时间历程曲线

图2 齿轮粉末锻造环向应力分布云图及成形吨位变化曲线

图2 齿轮粉末锻造环向应力分布云图及成形吨位变化曲线

责任编辑:吴星星
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