大型圆筒形锻件高温锻造过程数值模拟

大型圆筒形锻件的应用越来越广泛,锻造技术及要求不断提高.数值模拟技术是研究大型锻件生产工艺最经济、有效的方法之一.本文结合有限元数值模拟方法对大型圆筒件高温锻造过程中单砧压下量和芯轴转动角度之间的相互关系及其对锻件尺寸的影响进行了研究,提出了评价锻件质量的新方法.     

基于响应面的大型锻件成形过程模拟技术研究

大型锻件锻造工艺复杂,锻件中心锻造质量难以保证。针对核电用大型圆筒形锻件芯轴扩孔工艺变形特点,结合中心压实法和刚粘塑性有限元法对芯轴扩孔工艺进行有限元数值模拟;应用响应面法,通过建立径向基函数模型,分析下砧量、芯轴转动角度和锻件表面温度对圆筒形锻件锻透性的影响规律,并对优化结果进行讨论,提出了优化锻造工艺的新方法。     

大型筒体锻件空心钢锭锻造工艺探索

针对反应堆压力容器等大型筒体锻件采用实心钢锭存在的钢锭利用率低和生产周期长等缺点,对空心钢锭锻造工艺进行优化。通过铅试件物理模拟和DEFORM-3D数值模拟,研究空心钢锭在不同压下率、芯轴直径、砧宽、芯轴转角、接砧量和布砧方式下镦粗、芯轴拔长和芯轴扩孔时的变形规律,提出了避免空心锻造缺陷的方法,可为国产大型筒体锻件的空心钢锭锻造工艺规范制定提供参考依据。     

大型筒体锻造工艺参数特性模拟研究

目前国内对制定加工效率高、成本低的空心钢锭锻造筒体工艺缺少科学依据。空心钢锭锻造过程中塑性变形规律较实心钢锭发生了很大变化,文章通过云纹实验和数值模拟相结合的方法对大型筒体锻造过程中单砧压下率、砧宽比、错砧角度、芯轴尺寸等工艺参数对变形规律的影响进行了研究,为提高大型筒体锻件质量提供了的实验依据和理论基础。     

不同型砧下大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟研究

根据大型轴类锻件的锻造特点,针对平砧、90°V砧和120°V砧分别确立了每种型砧下大锻件的倒棱滚圆锻造工艺,并运用Deform软件对多工步锻造过程进行数值模拟,得到了不同型砧下大锻件倒棱滚圆成形后的尺寸精度和锻件内部应力应变状态。模拟结果表明,运用120°V砧倒棱滚圆可以得到成形质量和力学性能最佳的大型轴类锻件。     

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。     

大型筒体件锻造工艺的常温实验室模拟研究

参照实际核电压力壳(RPV)大型筒体锻件扩孔工艺,在常温下用金属铅材料设计成一组缩小比例尺寸的筒体试件,使用实验室30 t万能材料试验机缓慢加压变形.模拟研究了大型简体件扩孔工序的变形规律,定量绘出了模拟变形试件中等效应变EI等值线分布图,总结出扩孔变形分区的典型特征,研究了不同简体件形状因子、宽窄砧、不同扩孔压下率对扩孔变形的影响,首次从应变场角度得出了最佳扩孔形状因子,其值为0.95.研究结果对实际核电压力壳RPV生产有重要参考价值.     

切削加工中的大塑性变形与超细晶形成研究

研究了常用金属材料平面应变切削过程中的大塑性变形以及超细晶的形成.为了得到切屑根部,特别设计了快停装置.通过光学显微镜观察了切屑试样的微观结构.通过理论模型和数值分析模型对变形区的大塑性变形进行了分析.结果表明,变形过程的晶粒细化是由变形区较大的应变引起.如果加工过程中采用了适当的切削参数,将得到尺寸为100～300 nm的相互分离的大角度晶界等轴细晶.由此可见,切削加工法制备超细晶材料是一种切实可行的方法.     

大锻件拔长工艺优化

在大锻件生产中,为了避免锻件芯部拉应力的产生,降低锻件各向异性,应用有限元模拟软件FORGE对大锻件拔长过程进行了连续性数值模拟,分析了影响锻件质量的主要因素。同时,通过正交试验研究了压下量、砧型、进给量对锻件芯部应力的影响,确定了能够降低锻件各向异性的最佳工艺方案。     

圆柱体锻件内多空洞闭合过程的模拟研究

为了提高锻件质量,减少锻件由于空洞缺陷导致的报废,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了镦粗时圆柱体锻件内多个空洞闭合的过程.模拟结果表明,以双空洞为例,如空洞尺寸不同,大空洞附近变形大,小空洞对变形的影响是局部的;相同大小空洞在闭合过程中,圆柱体中部有封闭的应力、应变的等值线分布区域出现.研究结果推进了对这一问题地深入研究,指出数值模拟的有效性和其与物理模拟相结合的重要性.