• <s id="gakay"></s>
  • <small id="gakay"><li id="gakay"></li></small>
  • <div id="gakay"><button id="gakay"></button></div><div id="gakay"><button id="gakay"></button></div>
  • <div id="gakay"></div>
  • <div id="gakay"><button id="gakay"></button></div>
  • <li id="gakay"></li><div id="gakay"><s id="gakay"></s></div><small id="gakay"><button id="gakay"></button></small>
  • <div id="gakay"></div>
    <div id="gakay"></div><div id="gakay"><button id="gakay"></button></div>
  • <small id="gakay"><li id="gakay"></li></small>
  • <small id="gakay"><li id="gakay"></li></small>
    • 耐火材料生產、銷售、研發一體化企業
    • 0372-5686500/5715801
    • ayjdnc@126.com

    新聞資訊

    長水口、整體塞棒、浸入式水口“三大件”冷等靜壓成型工藝仿真

    長水口、整體塞棒、浸入式水口是連鑄工藝中非常重要的功能耐火材料,通常簡稱為連鑄“三大件”。它們的作用是將鋼包、中間包、結晶器三者連接起來,控流和導流鋼液,防止鋼液二次氧化,實現連續鑄造工藝。


    根據連鑄“三大件”總尺寸大、軸徑比大、形狀復雜、難以成型的結構特征,以及高可靠性、高重現性的使用要求,生產中需采用冷等靜壓成型工藝,以有效保證連鑄“三大件”制品品質的各向同性。冷等靜壓成型工藝過程是一個非常復雜的過程,涉及到許多過程參數,如材料的組成、模具的結構形狀、加載壓力和保壓時間、材料與模具間的摩擦等。含碳粉末材料在冷等靜壓成型工藝過程中,在剛性模具與柔性包套構成的型腔內發生復雜的三維流動,其體積不斷變化,幾何尺寸和材料參數以及邊界條件均隨時間非線性變化。因此,目前在連鑄“三大件”冷等靜壓成型工藝設計和模具設計方面,主要依據現場經驗,采用反復試驗的方法確定工藝步驟和模具結構,不僅消耗大量的人力、物力資源,而且設計周期長,嚴重制約了新產品開發的速度,不適應現代化大生產。

    建立基于MSC.Marc的有限元模型
    1.1 材料模型


    含碳粉末材料可視為彈塑性體,其變形與溫度、時間無關,只與加載壓力和加載方式有關,采用連續介質塑性理論的屈服條件、流動法則和硬化法則來描述。在有限元建模時將含碳粉末材料視為可壓縮的連續體,選用Drucker-Prager-Cap模型,如圖1所示。Drucker-Prager-Cap模型所體現的兩種屈服方式分別反映了粉末材料的塑性變形和重排兩種致密化的機制。



    1.2 材料的屈服準則




    MSC.Marc軟件材料庫中的粉末材料屈服準則由Shima和Oyane等提出,該屈服準則的表達式為:



    式中:f為屈服函數;γ和β為決定應力張量一不變量和應力偏量第二不變量的材料常數,是相對密度的函數;σ1、σ2、σ3為3個主應力;σm為材料所受壓力;σs為粉末材料的屈服應力。


    02
    連鑄“三大件”冷等靜壓成型工藝仿真
    2.1 確定幾何建模及有限元網格劃分


    如圖2所示,根據連鑄“三大件”的結構形狀和成型加載載荷的對稱性,將其冷等靜壓成型過程簡化為二維軸對稱問題。

     連鑄“三大件”冷等靜壓成型工藝構造圖
    下面以整體塞棒為例,介紹基于MSC.Marc軟件的冷等靜壓成型仿真過程。整體塞棒端部位置在MSC.Marc中的幾何有限元網格劃分如所示,其所劃分的網格幾何特征如表1所示。

    ▲表1有限元網格的幾何特征

    幾何有限元網格劃分
    2.2 確定材料模型


    含碳粉末材料選用Powder材料(Shima模型)描述,橡膠包套材料選用Neo-Hookean材料模型描述。Neo-Hookean材料模型的變能函數表達式為:


    式中:w為應變能函數,C10為材料常數,I1為彈性應變的一不變量。


    2.3 確定邊界條件


    在邊界條件的非線性方面,由于在加壓變形過程中含碳粉末材料與橡膠包套的接觸和相互間的摩擦起著重要作用,采用間隙單元來模擬結構兩點之間的接觸。用直接約束法來施加接觸約束,同時考慮在加載方面隨結構變化而變化的外力加追隨力的影響。加載壓力施加于橡膠包套及橡膠包蓋的外部的邊上,采用Edgeload方式加載,如圖4所示。

     冷等靜壓成型的壓力加載示意圖
    2.4 確定接觸條件


    連鑄“三大件”的冷等靜壓成型過程,主要是含碳粉末材料在模具型腔內受到力的作用而發生積聚變形的過程。在整個成型過程中,含碳粉末材料與整個模具之間的接觸涉及到復雜的接觸狀況。因此,正確合理地設置接觸約束,是準確地模擬出連鑄“三大件”冷等靜壓成型過程的關鍵。設置可變形接觸體含碳粉末材料、橡膠包套、橡膠包蓋以及剛性接觸體剛體模具(鋼芯)。摩擦定義選用Nodalstress的Coulomb摩擦定理,其表達式為:

    式中:σfr為切向(摩擦)應力;σn為接觸節點法向應力;μ為摩擦系數;t為相對滑動速度方向上的切向單位向量。


    2.5 確定初始條件


    含碳粉末材料的初始裝填密度為1.70g·cm-3,制品的密度為2.65g·cm-3,因而取初始相對密度為0.64。


    2.6 確定加載過程


    冷等靜壓成型過程中壓力加載曲線如圖5所示。

    冷等靜成型過程中壓力加載曲線
    2.7 結果分析


    整體塞棒冷等靜壓成型仿真過程中粉末材料的應變分析如圖6所示。根據成型區域總應變的情況,可以看到應變值A>B>C。造成這種現象的原因與粉末材料、剛性模具和橡膠包套的接觸有密切的關系。在成型過程的加壓初期,各部分粉料均被壓密,橡膠包套的變形受到的制約較小,變形較大,使粉體受到較大的壓應力;由于受到剛性模具的阻礙,與剛性模具接觸部分的粉料難以繼續壓密,產生應變較大。隨著成型過程的繼續進行,在粉料與橡膠包蓋之間的摩擦力、橡膠包蓋限制橡膠包套形變的制約力和剛性模具限制橡膠包蓋形變的制約力的共同作用下,坯體C處的粉料受到較小的軸向和徑向壓應力,坯體右下角的粉料變形較小。在成型過程的加壓后期,橡膠包套和橡膠蓋的變形增大,坯體B處粉料受到較大的軸向和徑向壓應力,變形較大。


    整體塞棒冷等靜壓成型仿真過程中粉末材料的位移情況如圖7所示。根據橡膠包蓋和粉料沿軸向的位移情況,可以看到在成型過程的加壓初期,粉料沿軸向發生位移大,隨著加壓過程的進行,粉料沿軸向位移由左至右呈遞增趨勢,粉料沿軸向位移大值出現在坯體右下角位置(A區域內)。根據橡膠包套和粉料沿徑向的位移情況,可以看到A區域內粉料的徑向位移小,坯體下邊部分粉體的徑向位移比同一軸線上其它部分粉體的徑向位移小,粉料徑向位移沿軸線方向由下至上呈遞增趨勢,而后趨于一致。

    7 整體塞棒仿真位移分析
    整體塞棒仿真結果與實際生產中制品的對比如圖8所示??梢钥吹?,通過MSC.Marc軟件仿真預測得到的數據與實際生產中得到的坯體的尺寸數據基本吻合。

     整體塞棒仿真結果
    03
    結 語
    利用數值模擬仿真技術,可以實現連鑄“三大件”冷等靜壓成型工藝過程的完全可視化,進而精確有效地分析含碳粉末材料成型前后的尺寸變化,預測成型制品的外形尺寸,為實現“近終形”成型工藝提供必要的指導;同時,可以得到成型過程中制品的應變分布與密度分布規律,找到制品應變分布與低密度區域之間的影響關系,指導優化模具結構設計。掌握成型過程會有哪些問題出現,哪些部位需要重點觀察,從而在冷等靜壓成型工藝設計和模具設計方面提出改進措施,做出早期評價,以便及時改進加工過程,優化工藝參數,快速有效地確定模具的終理想形狀,提高設計效率。

    无码AV一区二区在线观看_中国无码一级在线观看_青青草原国产在线大伊人_一级婬片试看15分钟成人黄色一級片