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锻造工艺及仿真
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锻造工艺仿真应用与解析
2、锻造工艺仿真应用案例：某轴零件径向锻造仿真分析：运动关系定义、预定义参数设置与数据处理等；从工艺仿真、重点参数数据定义到优化应用。优化分析基本使用方法。 3、锻造工艺仿真常见问题 锻造工艺仿真过程常见问题及处理。
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Deform V11系列课程-系统讲解从基础到工程化应用
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锻造工艺及仿真的实例教程
而对于较大的曲轴，例如用于大型柴油发动机的曲轴，由于无法一次性施加整个成型工艺所需的能量，因此必须经过多次加热和击打来产生所需
的最终形状。这需要经验丰富的锻工技师来掌控锻造工艺及其团队。此外，一定要事先对锻模和锻造工艺进行适当的编排，以简化整个制造工艺、打造出理想的零部件。
锻造工艺
大型曲轴通常分两阶段锻造。第一个阶段是分配质量，让曲柄臂区域内有充足的材料。随后，开始最终的锻造工艺。经过多次击打后产生最终的形状。如果工件过冷导致不可锻造，则需回炉处理，随后再完成这一过程。众所周知，想要生产出没有表面瑕疵的大尺寸锻件几乎是不可能的。
初步的虚拟工作
开发、编排锻模工艺通常是在实际生产曲轴之前。在工艺编排阶段，形成涵盖从锻造到最后加工的整个制造工艺以及各个阶段的规格，其中包括缺陷校正。客户通常关心是成品图样，这是坯料排样的基础。也意味着在开发锻模时，会考虑到与曲轴尺寸与成品标准加工测量的相关性。然后根据坯料零部件的复杂性来设计锻造坯料，再由锻造坯料得到模具。为检查是否能通过锻造来实现此类结构部件，需要进行仿真。这样可确保在必要时对坯料进行及时调整，然后将其交给客户进行审核。编排的目的是尽量减少锻造后可能出现的缺陷，甚至做到完全无需对法兰及法兰倒角进行返工。
可实现 CAD 整体模型的无缝导入
可在仿真中检测出表面缺陷并在锻模设计图中纠正
仿真取得成功
将仿真软件 Simufact.forming 用于上述工艺以及原材料使用重量优化的设计中。经常用于降低锻造重量，减少飞边。这也是Schmiedag所有仿真项目的目标。与初步草案相比，通过相对少的仿真工作来研究改型，可将重量减轻10-30%。
展开 表1 展宽系数模拟数据汇总
研究结果验证
按照模拟试验结果数据，策划制订了实际生产试验方案，选取φ650mm，按照翻转角度90°、压下量20%、展宽系数1.15设计，试验工艺方案并组织试验验证，实际试验结果与设计方案基本一致，具体试验数据整理见表2。
表2 展宽系数试验数据汇总
通过展宽系数模拟结果与现场实际生产测量的对比分析，认为90°旋转角度顺序拔长过程中每趟次展宽系数可平均按照1.15计算。
结束语
综上，通过对KD锻造法拔长过程进行计算机仿真模拟研究，制订了实际生产过程工艺参数设计原则，保证了锻造工艺参数与现场实际生产操作的一致性，为产品质量的稳定可靠提供了保障。
段永恩，生产部部长，高级工程师，主要从事生产管理、生产工艺运行工作，参与课题项目《Gr5材质冷轧工作辊的研制开发》、《Gr5材质整体锻钢支承辊的研制》分别获得公司科技进步一等奖、三等奖，拥有1项专利。
—— 来源：《锻造与冲压》 2019年第11期
展开 其实高端车贵有贵的道理，就拿一个汽车轮毂来说，高端车上的轮毂的制造工艺就和普通的汽车完全不一样。现在汽车上铝合金轮毂的制造工艺主要分为铸造和锻造两类，大家了解了这两者的区别，就明白为什么高端车型会偏爱使用锻造轮毂了！
轮毂的铸造工艺
先说铸造工艺，可能大家都知道目前大部分车型上的铝合金轮毂采用都是铸造方式，但是铸造轮毂还有三种不同的制造工艺，分别是重力铸造、低压铸造和旋压铸造。
高端汽车轮毂
重力铸造非常简单，将液态的金属倒进轮毂模具中冷却成型就可以了，这种铸造方式效率非常高，成本也最低，但是质量比较差，由于轮毂的各部分分布不是很均匀，而且金属内部分子的密度比较低，所以轮毂的强度不高，碰撞后很容易出现断裂的情况。低压铸造可以说是在重力铸造的基础上进行了一个升级，将液态的金属倒入模具之后，低压铸造工艺会给它施加一个恒定的压力，这样的话金属的分子密度就会更高，轮毂成型之后会有更高的强度，而且低压铸造的工艺也非常成熟，所以目前大部分车型上的轮毂采用的都是低压铸造工艺。而旋压铸造就是将铸造后的轮毂进行一个二次加工，将轮毂呢一边加热一边进行旋转冲压，这样的话轮毂内的金属分子就会更加紧密，强度自然也就更高了。
轮毂的锻造工艺
再来说说锻造轮毂，锻造轮毂的制造过程是先将铝块进行加热，到了一定的温度后用锻压机压成毛坯然后再将毛坯旋压成型，相当于铸造轮毂来说强度更高，而且锻造轮毂使用的是军事级铝料，重量也更轻，锻造轮毂还可以细分为一片式锻造和多片式锻造，一片式锻造的意思是整个轮毂是一体成型的，重量轻可靠性好。
铝合金轮胎锻造示意图
而多片式端到的轮辋和轮辐式分开的，这样的好处是只更换轮辐就可以有一个新的轮毂样式，不过相对一片式锻造来说，多片式锻造会更重一些，对组装的要求也比较。
展开 锻造坯料下料长度为φ300mm×(623±3)mm，坯料倒角R15mm。锻造设备为40MN油压机，锻造加热采用普通的箱式电炉，控温精度为±10℃，坯料到温装炉。为防止变形热的急剧上升，要求操作的过程中控制镦粗或整体压扁的压下间隔时间、压下量和采用中等变形速率。
图1 锻件尺寸要求
除特别注明外，镦粗压下时间间隔为10 ～15s，当锻造坯料尺寸大于300mm 时，单次压下量为小于20mm；当锻造坯料大于200mm 小于300mm 时，单次压下量小于15mm；当锻造坯料小于200mm 时，单次压下量小于10mm。拔长时压下间隔时间为5 ～10s，拔长过程中不宜出现折叠缺陷，采用逐步送进的方式进行拔长，不允许在同一位置连续压扁拔长。镦粗和拔长的过程中可以翻面交替进行，为避免坯料和模具直接接触和温降过快，与油压机接触的坯料端面必须垫上石棉，如果石棉破碎或被压成粉末状应进行更换。锻造的过程中如果出现裂纹、折叠等缺陷，应排除缺陷后再加热进行锻造，锻造坯料修伤的宽深比大于10，圆滑过渡。本文共研究了3 种锻造工艺，分别标记为锻造工艺A、锻造工艺B 和锻造工艺C。
锻造工艺A
⑴锻造工艺A 的技术参数。
锻造工艺A 采用两相区反复镦拔工艺。温度达到设定温度装入到箱式电阻炉，炉温均匀性为±10℃，加热温度为(Tβ-40)℃，最短保温时间按0.7min/mm×有效厚度计算，最长保温时间按小于1.2min/mm×有效厚度计算，趁热回炉且保温时间减半。终锻温度大于850℃，锻后置于料架上风冷或趁热回炉。
⑵锻造工艺A 的变形工步。
锻造工艺A 变形工步见表3。
表3 锻造工艺A 变形工步
锻造工艺B
⑴锻造工艺B 的技术参数。
锻造工艺B 采用钛合金两相区锻造+β 相区锻造＋两相区锻造技术，最终两相区成形。
展开 铝合金旋压轮毂具有重量轻,强度高,寿命长,表面光洁,机械加工余量少等优点,而旋压工艺过程复杂,影响因素多,造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难。Simufact.forming软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性（旋压件的应力应变,厚度尺寸变化,旋压力变化情况）,为旋压产品的研制提供重要参考。
图1 铝合金轮毂结构
铝合金轮毂结构如图1所示，材料为6061铝合金，直径为ϕ669mm，高度为278mm。由于铝合金轮毂尺寸较大，锻造成形过程复杂，采用一次性锻造成形通常需要较大的成形力且材料填充不饱满，需要增加一道预锻工序。预锻成形可以有效降低金属回流和防止起皱，保证零件的成形质量，另外增加预锻工序可以减少一次性变形程度，有利于降低成形载荷，使金属填充饱满，并且可以减少模具零件的损伤，延长模具使用寿命。将直径为ϕ669mm、高度为52mm的圆形坯料加热以提高材料塑性，再采用反挤压的方式将坯料挤成杯状预锻件，再将杯状预锻件锻成碗状终锻件，然后将该碗形终锻件作为旋压坯料与加热坯料，旋压成旋压件，最后将旋压件机加工、涂装成成品，具体过程如图2所示。
图2 轮毂法兰盘锻造工艺
轮毂法兰盘有限元建模
图3 预锻模型
图4 终锻模型
simufact软件中进行处理，采用Ringmesh模式对坯料进行网格划分。零件材料为6061铝合金，模具材料为H13钢，预锻、终锻时坯料温度设置为400℃，模具温度设置为350℃；摩擦类型采用剪切摩擦，摩擦因数取0.3。首先对预锻过程进行模拟，再将预锻件及相关信息导入终锻过程，作为终锻过程坯料，进行终锻模拟，结果如图5所示。
图5 终锻过程等效应变分布
工艺参数优化
采用Simufact，可以进行工艺参数优化研究，比如，模具温度，胚料温度，锻成型时上模下压速度，摩擦系数等。
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材质：
生铁锻造件
外观：
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前言
原文限于篇幅，没有包含加工工艺。本文作为补充内容，介绍航空用高温合金的加工工艺，包括铸造工艺、锻造工艺，以及铸件、锻件在航空发动机零部件的应用。
注：高温合金原材料的加工还有熔炼工艺，可以参考转发的文章
镍基合金VIM+ESR+VAR三大熔炼工艺简析 (qq.com)
铸造工艺
航空发动机零件使用最多的是熔模铸造工艺，特点是可以获得最终尺寸的零件，并且成本相对较低
TRANSVALOR 全流程产品汇报 新_20230716101601.pdf
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simufact
导语
当前制造业市场的竞争愈演愈烈, 消费者在选择产品时不仅限于一个合适的价格, 而且更加注重产品的质量和品质。钣金冲压成形工艺在汽车、航空航天、重工、电子等行业中担任着重要成形工艺角色，冲压件的质量问题不仅影响产品美观
方案主要分为热处理及金属塑性成形工艺仿真（冷热锻造、碾环、自由锻、钣金冲压、旋压等）、焊接装配工艺仿真以及非常适合航空航天制造工艺的增材制造工艺。
在焊接过程中，零件变形难以控制通常是困扰工艺人员的一大难题。为了开发出更好的产品适应市场的快速变化，焊接工艺需要不断的改进与优化。传统的改进与优化方法主要依靠工艺人员的经验和繁琐复杂的工艺试验，随着计算机技术的发展和有限元理论的逐渐成熟，焊接模拟仿真技术已开始成为在焊接工艺优化改进过程中良好的手段和方法。
