軋環的案例
利用Simufact軟件自帶軋環機——MERW進行環件輾環
利用Simufact軟件自帶軋環機——MERW進行環件輾環
最近在網上發現simufact這個新軟件，由于自己最近一直在學習環件輾壓方面的學習，發現這個軟件有專用的ring rolling模塊，并且在本論壇看到了版主mrsamwalt_1985發的環件軋制教程，使我很快能夠學會該軟件的基本操作。在學習該軟件ring rolling模塊中，使我的確佩服德國人，做事確實雜事，軟件編的確實好。做環件軋制的朋友都知道，現有的軟件在進行環件模擬仿真時，對于導向輥的運動都需要的進行預先設置，并且在軋制過程中導向輥的位置對環件軋制起著非常重要的作用，實際中很難精確的控制。而simufact軟件中ring rolling模塊最大的優點就是導向輥可以隨著環件的增大而被動的運動，這也和實際生產中國外的軋環機相吻合。因此利用該軟件進行環件軋制過程中，可以不用預先計算導向輥運動軌跡，為進行環件軋制工作者提供非常大的方便。此前，版主mrsamwalt_1985寫了ring rolling的案例，但是對于導向輥的控制還是進行預先設計其運動軌跡，為了使更多從事環件軋制的朋友了解該軟件，在版主mrsamwalt_1985以前例子的基礎上，我將我利用軟件自帶軋環機——MERW控制的方法呈現給各位，不足之處還望諒解。由于該案例大部分和版主以前的例子相同，因此相同的部分我將不再羅嗦，我主要針對如果利用MERW進行控制部分做下詳細的介紹，其他部分如果有不明白的地方，可以參考版主的帖子---Simufact9.0實例分析教程（環形件徑軸向軋制、輥軋及旋壓等旋轉加工均適用）。
特別感謝：在學習該軟件過程中得到感謝版主mrsamwalt_1985無私而耐心的幫助，特別感謝！
展開 Simufact軟件助力羅特艾德圓錐彎矩軸承環軋工藝仿真
工藝現狀
環件軋制（下述簡稱環軋，也稱為碾環）工藝是一種常見的回轉塑性成形工藝，該工藝利用碾環機的軋輥對環狀毛坯件進行連續局部輥壓，使毛坯件在回轉運動中逐步產生截面的變形，環直徑逐漸增加（或先減少在增加），從而獲得目標零部件。環軋工藝有著諸多的優點，例如加工精度高、材料利用率高、截面質量好，且相較于傳統的模鍛工藝，該工藝的加工生產成效低，同時，該工藝也是制作軸承內外圈的常見手段。
環軋工藝
雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。在以往，工程師將會對軋件進行開模，并且試制，但對于某些大尺寸零部件，試制周期非常久，且各項試制成本很高，不利于工藝研發的快速迭代?，F如今，工程師們往往會想到借助計算機仿真的方式，對早期工藝研發方案進行虛擬仿真分析，從而指導其對工藝參數與模具形體的不斷優化。
仿真工具
Simufact Forming就是這樣一款專業的環軋工藝仿真分析軟件。相比于其他同類型軟件，Simufact Forming的環軋仿真具有高度復現實際、高度模板化、高精度計算的優勢。這得益于開發人員的不懈努力，將這一整套的控制算法集成為通用設備庫RAW和MERW，并集成在Simufact Forming中，為環軋工藝仿真人員提供了極大便利。
Simufact 環軋仿真
行業應用
蒂森克虜伯是德國重工業巨頭，旗下的“羅特艾德”公司，是回轉支承行業的泰斗公司之一，該公司的大型回轉支承軸承技術先進，行業的標桿企業之一。
展開 設計仿真 | Simufact軟件助力羅特艾德圓錐彎矩軸承環軋工藝仿真
工藝現狀
環件軋制（下述簡稱環軋，也稱為碾環）工藝是一種常見的回轉塑性成形工藝，該工藝利用碾環機的軋輥對環狀毛坯件進行連續局部輥壓，使毛坯件在回轉運動中逐步產生截面的變形，環直徑逐漸增加（或先減少在增加），從而獲得目標零部件。環軋工藝有著諸多的優點，例如加工精度高、材料利用率高、截面質量好，且相較于傳統的模鍛工藝，該工藝的加工生產成效低，同時，該工藝也是制作軸承內外圈的常見手段。
環軋工藝
雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。在以往，工程師將會對軋件進行開模，并且試制，但對于某些大尺寸零部件，試制周期非常久，且各項試制成本很高，不利于工藝研發的快速迭代。
展開 直播預告 | Simufact Forming 鍛造自由鍛環軋方案及應用
精彩直播預告
自由鍛與環軋工藝過程復雜、仿真困難，難以精準還原實際過程，導致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環軋工藝參數驗證工作成本高，周期長。
傳統的工藝仿真軟件難以復現上述如此復雜的成形過程，Simufact Forming軟件為了方便用戶的仿真分析，單獨設立了自由鍛、環軋專業模塊，用戶僅需要按照軟件內置的工藝設備模板進行模型的搭建，即可快速且準確的仿真自由鍛與環軋工藝。
本期直播講堂請到了?？怂箍倒I軟件技術專家李仁軍，在直播間中講師將重點介紹Simufact Forming自由鍛工藝仿真和環軋工藝仿真功能特點，以及諸多在自由鍛環軋領域內的相關案例，敬請關注！
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? Simufact Forming軟件使用技巧
? 自由鍛與環軋工藝專業模塊介紹
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李仁軍
海克斯康工業軟件技術專家
主要負責?？怂箍礢imufact的技術支持與項目實施工作，在鍛造成形仿真、白車身焊接、金屬3D打印等工藝仿真領域具有多年的項目實施與交付經驗。
展開 
simufact.forming11.0環軋新功能詳解
通過以前的帖子，大家應該能看到simufact軟件在環軋仿真方面的優勢，隨著11.0新版的發布。環軋的功能得到了進一步的提升，這個軟件每一個版本的升級都會有很大的改動，而不像目前市場上的某些軟件，往往升級只是版本號的升級，對于用戶體驗及軟件功能沒有什么改變。所以，這點來說我還是挺佩服德國人的。對于以往的環軋功能介紹這里就不多說了，我們主要來看看在新版本中軟件如何與實際的工藝結合的更緊密，使得有限元模型也更加接近實際，使仿真結果更加精確。
一直以來，對于環軋模擬中幾個復雜的運動定義，抱輥實際中是以一個點位圓心，隨著環件的長大，繞圓心沿著一段圓弧運動。端面軋輥一方面沿環件軸向下壓，隨著環件的長大，還要沿其徑向后退。且環軋工藝一般分為多個階段。對于這兩個運動的設置一直給大家帶來了不便。
通常對于抱輥的運動都做簡化，或者在建模的時候以主動輥為中心，計算出抱輥的運動軌跡，作為邊界條件輸入軟件中來進行計算。由于是曲線運動，所以常見的都是導入abaqus或marc中來進行模擬，deform雖然具備環軋模塊，但是其不能考慮抱輥和端面軋輥的曲線運動，一般應用也很少。
以往定義端面軋輥的運動，我們常見的都是在excel里面，通過勻加速直線運動及等體積這些規律計算出相應的速度，制作出時間—速度/時間—位移數據。然后導入abaqus或者marc中進行定義。這樣來做往往不太精確。因為環軋是一個動態過程，不斷旋轉變形。除非將時間分隔成非常細小的一段段。往往給我們前期的處理帶來了一定的不便。
隨著simufact.forming軟件的上市，針對環軋工藝的特點，開發出環軋設備庫，極大的方便了我們的使用。
展開 自由鍛與環軋工藝案例講解，高精度、成熟的金屬成型工藝仿真展示【8月27直播】
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自由鍛與環軋工藝過程復雜、仿真困難，難以精準還原實際過程，導致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環軋工藝參數驗證工作成本高，周期長。
傳統的工藝仿真軟件難以復現上述如此復雜的成形過程，Simufact Forming軟件為了方便用戶的仿真分析，單獨設立了自由鍛、環軋專業模塊，用戶僅需要按照軟件內置的工藝設備模板進行模型的搭建，即可快速且準確的仿真自由鍛與環軋工藝。
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李仁軍
?？怂箍倒I軟件技術專家
主要負責海克斯康Simufact的技術支持與項目實施工作，在鍛造成形仿真、白車身焊接、金屬3D打印等工藝仿真領域具有多年的項目實施與交付經驗。
●工程機械駕駛室ROPS仿真分析與試驗驗證
●汽車車身結構輕量化研究
展開 球缺過渡段的鍛軋成形技術研究
(4)球缺過渡段形狀特殊，上下截面積差距較大，需要在軋環前將坯料制作成一個上小下大，等壁厚的錐形環。根據體積不變定律的鍛造基本原理，考慮鍛件擴孔時的展寬量很小，擴孔前后的高度變化可忽略不計，通過軋環前后同一高度處橫截面近似相同原理計算得出此工藝參數，根據此參數制定合理的鍛造工藝。同時考慮燒損及操作問題引發的形狀誤差，讓金屬在擴孔過程中沿圓周方向流動，形成一個圓錐環。因此我們在擴孔前將其中一個馬架墊高進行擴孔，得到一個外徑平直，內孔帶錐度的坯料，再去除馬架墊塊，用操作機將坯料按內孔角度夾持進行擴大孔，平整直徑較大一面得到一個內外徑都帶錐度的、等壁厚的鍛件坯料(圖4)。
圖4 鍛件坯料
軋制成形
過渡段在16米的軋環機上最終軋制成形。為減少機加工余量，縮短加工周期，降低制造成本，根據過渡段鍛件(圖5)毛坯尺寸及軋環機芯輥尺寸，制作內外徑仿形模具及模具芯輥等工裝；在軋環機上采用模具異形軋環、近凈成形的軋制方式。毛坯入模簡圖見圖6。
圖5 鍛件圖片
圖6 毛坯入模簡圖
過程控制要點
(1)鍛造前采用三維繪圖軟件繪制鍛件圖，確定鍛件坯料的實際重量，確保坯料滿足鍛件制造要求。
(2)鍛造前采用Deform軟件進行數值模擬，以確定坯料尺寸形狀的合理性及軋制過程的工藝參數。
(3)為得到組織均勻、各項性能均勻的鍛件，除了嚴格控制材料的利用率外，還應嚴格按照鍛造工藝規定進行操作，鐓粗拔長的過程壓下量要均勻，盡量保持鍛件軸線與鋼錠的原始軸線重合，減少材料偏心，以便能有效去除鋼錠心部缺陷。
(4)擴孔前提前計算好馬架的高度差和擴孔量的大小，以便得到一個合適錐度的坯料，根據坯料的形狀確定平整坯料時兩端的壓下量。
(5)嚴格計算開坯尺寸，確保軋制比大于2.0，以保證整個截面軋透、變形均勻及成形良好。
展開 simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應用-示例10（開坯鍛造 ）
關鍵詞：
壓機定義，運動，軋環，徑向鍛造，MERW（立式軋環），RAW（臥式軋環），殼體鍛造
學習目的：
本章的目的：介紹非標準增量鍛造仿真中的復雜運動（如軋環、徑向鍛造）。用戶將對完整的特性有所了解，可以在自己的仿真中使用運動選項。
教程文件：
simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應用-示例10（開坯鍛造 2018-11-14）.pdf
淺談超大型環鍛件、筒體鍛件軋制成形技術
(a) 成品
(b) 取樣要求
圖5 螺栓拉伸機支承環
制作工藝流程：鋼錠滾圓—熱切水冒口—開坯鍛造—軋環—鍛后熱處理—粗加工—UT 檢測—調質處理—取樣檢測—精加工( 圖6)。
利用MERW設備進行環件軋制
利用Simufact軟件自帶軋環機——MERW進行環件輾環
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展開 DEFORM旋轉加工成形仿真技術
如環軋模擬特有的Ring Rolling（ALE）算法，是目前所有軟件中計算速度最快的環軋計算方法；旋鍛模擬計算可激活RSE模型，對于局部鍛打成形，計算效率提高顯著；型軋軋制的2.5D算法，原本需要十幾天的多道次軋制模擬，現在只需要十幾分鐘；多道次的旋壓模擬，包含了傳統的拉格朗日法和ALE算法，還開發了快速求解和顯式求解，均有效提高了計算效率，而最新研發的快速評估模型，能夠在十幾分鐘內計算完成以前需要十幾天計算完成的的多道次旋壓。新開發的另外一種算法局部域法適用于大部分旋轉成形，包括擺碾、輥壓、旋壓等工藝，計算效率也有了成倍的提高。以上算法都是經過實際驗證和對比，結果與傳統穩健的拉格朗日增量法計算結果相差無幾，在使用時，軟件提供界面直接激活，方便易用。
展開 
Simufact.forming/material 14.0系列中文教程（匯總） ￥100
simufact forming 是用于金屬塑性成形的專用仿真軟件，可以進行冷熱模鍛、自由鍛（開坯鍛造）、軋環（立式和臥式）、電阻焊、機械連接（自鉚接）的仿真。
優點：
1、建?？旖?該軟件為每種成形方式，都設置了專用模板，并進行優化設置。例如對自由鍛（開坯鍛造）提供了機械手，方便快速建模。
2、計算速度快
求解器主要是Marc，也可以使用多種并行方式，包括通過自帶軟件進行遠程客戶端求解。
3、方便自學
軟件自帶有豐富的教程和示例源文件，教程從初級到高級，適合不同程度的人自學。
缺點：
1、中文教程非常少
紙質教程目前只有一本 《SIMUFACT在材料成型與控制工程中的應用》（劉勁松），說實話這本教程非常一般，首先使用的軟件是V11，跟目前的v14、v15操作差別很大；其次，里面的示例大多是從幫助文檔中摘錄的。
為了深入學習simufact forming 本人花費了大約一年時間，將simufact forming的常用文檔翻譯成了中文（為了避免因翻譯造成的錯誤而影響學習，采用中英對照的形式）。主要包括《信息表單》（見本人的其它帖子）、《基礎教程》（1冊，介紹基本操作）、《應用教程》（6冊，包含各種示例）等，。本帖中把《基礎教程》（1冊）、《應用教程》（6冊）匯總大約35萬字，方便下載自學。
展開 Simufact 問題征集
Simufact系列軟件主要分為：Simufact.forming（金屬成形和熱處理）、Simufact.welding（焊接和熱處理/金屬增材制造-送粉\送絲）、Simufac.Additive（金屬增材制造-鋪粉）等產品，
Simufact主要涉及工藝：冷鍛、冷鐓、冷擠壓、熱鍛、熱擠壓、型材擠壓、鈑金成形（沖壓、沖裁、折彎、翻邊、旋壓、彎管等）、管材軋制、型材軋制、板材軋制、帶材軋制、自由鍛、芯棒拔長、徑向鍛造、立式環軋、臥式環軋、機械連接、熱處理（正火、回火、淬火、退火、感應加熱、感應淬火以及自定義熱處理工藝等） ，弧焊、氣保焊、氬弧焊、激光焊、電子束焊、 電阻點焊、摩擦焊、堆焊、釬焊等 ，增材制造（3D打?。?Simufact最大特點全工藝鏈仿真，這三個產品線的有限元模型和計算的結果數據可以互通，并且和鑄造軟件（Magma、ProCAST）有直接接口，可以輸入鑄造的分析結果，藉此達到鑄鍛焊和熱處理的全工藝鏈仿真。
大家在學習和使用過程中，可能存在對軟件功能不熟悉，或者一些特殊工藝導致設置無頭緒的時候，在此對大家學習中遇到的問題，進行征集：
1、通過技術鄰平臺，詳細描述問題，由于描述不詳細，判斷不出問題的，不進行回復，忘見諒；
2、有些模型設置問題，可能需要查看模型，所以問題描述不詳細的，可以將模型發送，如果模型不可公開的，請備注說明，無備注視為模型可公開，在稍后案例分析中可公開模型資源；
3、由于問題可能比較多，會按照一些時間順序，典型問題，進行分析；
4、案例資料可上傳到qq群679716053，方便大家學習下載；
展開 我國成功研制世界最大無焊縫整體不銹鋼環形鍛件
該環件直徑達15.6米，重達150噸，首次實現了百噸級金屬坯分級構筑成形，這也是目前世界上直徑最大、重量最大的整鍛式不銹鋼環形件。
中科院金屬所在中核集團的委托和支持下，組建產學研團隊，應用太鋼高純凈連鑄板坯，在山東伊萊特重工研制成直徑15.6米的環形鍛件，其特點是整體無焊縫，均質化程度高，組織均勻性好。該巨型環件將應用于我國第四代核電機組，其成功研制將有力地保障我國核工業領域重大裝備的實施。
作為我國第四代核電機組核心部件的支承環，不但是壓力容器邊界、安全屏障，而且結構上承受7000噸重量，是整個堆容器的“脊梁”。以往此類巨型鍛件國外均采用多段小坯組焊方式制造，不僅加工周期長、成本高，而且焊縫位置的材料組織性能薄弱，給核電機組運行埋下安全隱患。
中科院金屬所科研人員歷經十多年的艱苦努力，研發了原創的金屬構筑成形技術并揭示了構筑界面的愈合機制和組織演化機理，突破了大鍛件“以大制大”思路的局限，開發出表面活化、真空封裝、多向鍛造、分級構筑、整體軋環等系列關鍵技術，徹底消除了多層金屬間的界面，使支承環鍛件構筑界面位置與基體金屬在成分、組織、性能上完全一致，實現了“以小制大”的新型加工制造，大幅提升品質的同時降低了制造成本。
該技術被多位院士專家評價為大構件制造領域的一項變革性創新，已在水電、風電、核電等領域應用，對于推動我國高端裝備的快速發展，保障重大裝備核心材料的自主可控發揮了重要作用。
（來源：中新網）
展開 基于DEFORM-3D 的飛機用平衡機匣的鍛造數值模擬
該鍛件傳統的成形方式為鐓粗-軋環- 模鍛，需多火次、多工步鍛造成形，而該合金對熱加工工藝極為敏感，多火次成形不僅易造成晶粒粗大，也會增加開裂風險，降低產品質量。本文采用DEFORM-3D 軟件對平衡機匣一火模鍛精密成形進行數值模擬，分析成形過程中坯料溫度場、應力應變場分布及變化，并對比數值模擬流線分布與實際鍛件流線分布結果，確定該型號平衡機匣一火模鍛代替傳統鍛造的可行性。
有限元模型的建立及工藝參數
在我公司的3萬噸精密液壓機上進行1Cr11Ni2W2MoV合金平衡機匣鍛件的熱模鍛成形，圖1 為鍛造用模具與坯料裝配圖，使用坯料規格為φ250mm×280mm。將建立的裝配體模型導入到DEFORM-3D 軟件中進行鍛造過程的模擬。根據實際情況，設置上模壓制速度為25mm/s，模具初始溫度為300℃，坯料溫度為1160℃，摩擦系數為0.3，坯料與空氣、坯料與模具的傳熱系數采用軟件默認值。為了提高仿真的效率且保持較好的仿真精度，本文采用了四面體網格劃分，建模模型如圖2 所示。并在坯料中心軸位置選取三個點（如圖1 所示），分析三個不同位置處的溫度、應力應變變化趨勢。
圖1 鍛造裝配圖
圖2 坯料的有限元模型
結果及討論
溫度場
圖3 為鍛件鍛造結束時的溫度場圖。由圖3 可以看出，最高溫度分布在飛邊及鍛件1/2 厚度部位，而最低溫度則分布在與模具接觸的邊緣部位。
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