環軋工藝的案例
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。
本期直播講堂請到了海克斯康工業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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李仁軍
海克斯康工業軟件技術專家
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 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。現如今，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
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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
海克斯康工業軟件技術專家
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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 DEFORM旋轉加工成形仿真技術
旋轉加工是指金屬在成形過程中，工件或模具在做旋轉運動的成形工藝的統稱，例如大家所熟悉的環軋、旋壓、擺碾、輥鍛、旋鍛、型材軋制等等。這類工藝都是使用模具在工件上產生局部成形，通過旋轉運動擴展到整個產品中，能夠小噸位設備生產出大尺寸產品，產品尺寸精度高，工業應用廣泛。
旋轉加工相比鍛造成形，由于生產持續時間長，模具運動路徑復雜，工藝過程難控制，經常采用現場實驗的方法改進工藝。有限元仿真技術是目前廣泛應用的、先進的、成熟的工藝研究手段，雖然目前也能成功的仿真旋轉加工工藝，但存在兩個問題，一是工藝路徑和流程復雜，仿真前處理設置繁瑣；二是有限元計算時步長非常小，而整個工藝又持續時間長，總的計算步經常需要上萬、甚至十幾萬步，計算時間久。這兩個問題導致仿真在實際工藝應用中受限，不利于實際生產快速研發的需求。
多道次旋壓
大咖慧網絡培訓
2023年3月29日-31日，安世亞太推出工藝仿真專題仿真免費線上培訓，專題講座包含：Deform感應淬火、旋轉加工成形仿真和Tribo-x摩擦潤滑仿真，不容錯過。
為了方便工藝研究者快捷使用仿真軟件，DEFORM軟件對于典型工藝，開發了向導模塊，按照界面提示，輸入對應參數即可。在旋轉加工成形方面，包括了環軋、型軋、旋壓、旋鍛等，將復雜工藝流程界面化管理，輸入對應的工藝參數即可快速完成模擬設置。擺碾、輥鍛等其它工藝同樣可向導流程化設置。
展開 IN718 合金低壓渦輪機匣整體精密成形研究
鍛件的整體精密軋制過程控制涉及的因素較多，對加熱參數、轉移時間、軋制速度、軋制時間、工裝預熱溫度、終鍛溫度等嚴格控制，保證軋制過程穩定一致，提高環件變形的均勻性及一致性。通過對鍛件進行全流程數值模擬(圖4），結合IN718 材料特性試驗取得的數據，揭示不同工藝條件對鍛造過程和環件質量的影響，優化了工藝參數和坯料設計，從而極大地提高了環件軋制工藝設計質量，減少了工藝設計的盲目性。
圖3 異形坯料脹形制坯示意圖
圖4 鍛件生產過程數值模擬
大錐度精密環件低應力制造技術
目前生產的環形鍛件基本未進行脹形處理，環件的尺寸精度主要靠環件終軋時控制，受現有的環軋設備精度和軋制技術的制約，環件的尺寸精度較差，需靠加大加工余量來保證零件尺寸。另外，目前采用傳統環軋工藝生產的環形鍛件，存在內應力分布不均、殘余變形大等問題，在后續的零件加工及使用過程中出現變形，影響航空發動機的裝配及使用。本次生產的鍛件采用大錐度精密環件低應力制造技術，對鍛件進行整體精密脹形，鍛件成形時預留約1%的變形量進行脹形，通過脹形使得環件內部的應力重新分布，改善原鍛件應力分布情況，確保了環件的形狀、尺寸精度，保證了環件內應力均勻，減少后續產品機加變形。整體精密脹形的數值模擬結果見圖5。
生產情況及結果分析
鍛件成形情況
按照上述關鍵技術生產的鍛件形狀尺寸及表面質量良好，產品尺寸滿足加工要求，如圖6 所示。
鍛件理化測試結果
⑴鍛件應力測試結果。
鍛件熱處理完成后按圖7 要求在小頭端面進行了8 處位置的殘余應力測試，與未經過整體精密脹形的同一圖號鍛件進行了對比，應力分布雷達圖見圖8。
通過殘余應力測試結果可以看出兩環件應力均值差別不大，但經過整體精密脹形的鍛件應力分布均勻性明顯好于未經過脹形的鍛件。
展開 淺談超大型環鍛件、筒體鍛件軋制成形技術
充分驗證大型軋環機鍛透能力，體現了軋制環鍛件的均質化特點。
結語
徑軸向軋制工藝是環形鍛件特有的成形工藝，以成形精度高，余量小，生產效率高而被認可，歐美國家早已將筒體軋制技術廣泛應用于石化、核電等關鍵能源裝備領域，但是他們的軋制工藝技術對外封鎖。山東伊萊特致力于環鍛件行業40 余年，積累了豐富的軋制經驗，軋制工藝技術是山東伊萊特的核心競爭力。RAW2500/1250 ～ 16000/3000 軋環機以其優越的軋制功能給軋環工藝帶來更多可能性，將山東伊萊特的軋制能力提升至世界領先地位。
山東伊萊特將以深厚的軋制技術實力和先進的設備能力，為國內外風電、水電、核電、石油石化、工程機械、軸承齒圈等各行各業的設計者們提供更廣闊的思路，提供更完美的高性能環件制造解決方案。
——本文摘自《鍛造與沖壓》2018年第19期
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