【锻造技术】锻件的“憋气”影响与模拟

2017-08-31 by:CAE仿真在线来源:互联网

模锻件生产过程中,最常见的缺陷之一是未充满模具型腔,其中的原因之一可能由于结构设计上的不合理,造成模具中的气体在金属流动过程中被过早封闭于型腔内,无法及时排出型腔,尤其润滑液较充分的时候,影响更加明显。目前大部分金属成形仿真软件实际计算过程中,无法计算由于憋气造成的未充满缺陷,这给工艺人员判断是否会存在憋气造成未完全充满型腔缺陷的直观判断造成困扰。

绝大多数的DEFORM用户在以往的使用过程中,有时会发现模拟结果填充完好,但实际中却出现未充型满的情况,可能原因就是在模拟锻造过程中并未使用DEFORM“憋气”或“憋油”的特殊功能。DEFORM能够精准模拟有排气孔、无排气孔憋气、无排气孔憋油的充满型腔的结果。

DEFORM憋气模拟原理是以变形体与模具构成一个封闭的边界来判断,如下图1所示,当构成这样一个封闭的型腔时(红色圈区域),通过理想气体定律,工件表面将增加一个压力,最终轻微的未充满被标记,如图2所示,通过高亮的绿色接触点可以看到。在这个案例中,即使两个物体已经被完全挤到一起,但仍然有细微的裂缝存在。

图1 受压作用下的体积

图2 最终状态下带有轻微未充满的体积

下面是一个简单的墩粗案例,当考虑不憋气影响时,墩粗高度为88.5217mm,如果考虑了憋气的影响,墩粗高度为88.426mm,高度略低。但如果同时考虑了润滑油的影响,墩粗高度只有73.1683mm。

图3 不考虑憋气影响

图4 考虑憋气影响

图5 憋油影响

再看一个复杂模锻件如果考虑了憋气与憋油的影响,模拟计算结果如下:图6为不考虑憋气影响的模拟结果,与图7考虑憋气影响的模拟计算结果对比,模具型腔充满性基本相同,完全充满了模具,但图7飞边部位的接触情况更加接近实际生产结果,而图8是考虑了润滑较充分的情况下憋油的影响,未充满区域较多,与实际生产完全一致,生产时需要采取适当的润滑措施。