316LN钢高温流变行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对核电主管道锻造专用钢316LN钢进行等温热压缩实验,研究了应变速率为0. 001、0. 01、0. 1和1 s-1,变形温度为900、1000、1100、1200和1240℃,压缩变形量为60%条件下的316LN钢的高温流变行为。实验结果表明,高温流变应力在一定变形条件下,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力-应变曲线特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述316LN钢的高温流变行为,确定其热变形激活能Q=411. 46 k J·mol-1,建立316LN钢的流变应力本构方程,其结果可为核电主管道锻造工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。     

2.25Cr1Mo0.25V钢高温变形微观组织的演变分析与数值模拟

在Gleeble-3500热模拟试验机上对2.25Cr1Mo0.25V钢进行等温压缩试验,得到变形温度在900~1200℃、应变速率在0.001~10 s-1、变形量为60%时的高温流动应力-应变曲线。结合金相实验,研究2.25Cr1Mo0.25V钢在不同变形条件下微观组织的演变规律,建立2.25Cr1Mo0.25V钢在高温塑性变形过程中的动态再结晶数学模型。将模型与有限元结合,对热压缩过程的组织演化进行数值模拟,模拟结果与试验结果的相对误差小于11%,验证了模型的正确性。     

H13钢相变规律及其模具的真空热处理数值模拟

以H13钢热作模具真空淬火热处理组织演化预测数值模拟为目的,采用DIL805L热膨胀仪对H13热作模具钢进行连续冷却相变试验,结合显微组织和硬度绘制H13钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。研究了不同冷速对试样显微组织和硬度的影响,对Koistinen-Marburger方程中相变因子进行拟合,研究了H13钢的相变规律。结果表明,马氏体转变的临界冷速为1 ℃/s,Ms点为335 ℃,随着冷速增大,试样硬度直至增大到660 HV。将拟合后的马氏体相变方程通过二次开发手段导入有限元软件中开展数值模拟计算,计算结果显示H13钢模具不同取样点处马氏体体积分数为90%,可认为真空气淬后H13钢模具的组织为马氏体和残留奥氏体。     

2219铝合金热加工及组织演化

利用Gleeble-1500试验机进行变形温度为400～480℃、变形速率为0.001～10 s^-1的单轴热压缩试验,得到了不同变形条件下的真应力-真应变曲线,建立了不同应变量下的热加工图,研究了挤压态2219铝合金在不同变形条件下的微观组织演变规律。研究表明：在所选择的变形区间内,变形抗力随着变形温度的增加以及变形速率的降低而降低。分析了不同应变量条件下的2219铝合金热加工图,并结合微观组织进行验证,结果吻合良好。最终,确定了2219铝合金最佳热变形区间为：应变速率为0.001～0.368 s^-1、变形温度为430～480℃,在所确定的可加工区域动态软化机制为动态再结晶,热加工之后晶粒为均匀等轴状。     

基于AFDEX的轮毂热锻成形工艺研究

为了提高材料利用率和成形效率,采用闭式无飞边热锻成形工艺,应用有限元AFDEX软件对汽车轮毂热锻三工步成形过程进行了有限元模拟,得到了等效应变分布、金属流动、载荷-时间曲线、金属流线等结果,根据模拟结果的分析,设计了轮毂成形的模具结构,并通过工艺试验得到了成形零件。通过对试验零件的成形载荷、零件尺寸、金属流线的分析发现,试验零件尺寸满足要求、成形良好、无明显缺陷,与有限元模拟结果基本一致,证明了AFDEX数值模拟的可靠性及成形工艺的可行性。     

基于AFDEX的45°斜三通挤压成形工艺数值模拟及试验研究

基于AFDEX有限元软件,建立了某规格45°斜三通挤压成形热力耦合有限元模型,揭示了成形过程中等效应变、载荷-时间曲线和模具应力的分布规律,得到了挤压该规格45°斜三通件挤压设备吨位.研究结果显示,高应变值主要集中在坯料金属流经垂直冲头的区域;由载荷-时间曲线可知,镦粗开始后,镦粗杆的载荷先缓慢上升,之后快速增大,直到镦粗结束,成形载荷为42410 kN;反挤压开始后,随着加载过程的进行,反挤压杆的载荷迅速增大至约23000 kN,之后一段时间内相对趋于稳定,最终,成形载荷为34920 kN.结合工艺试验,镦粗和穿孔的成形载荷分别为41520和34500 kN,与模拟结果非常接近,验证了工艺方案的合理性,模具结构满足要求.     

P91合金钢热变形力学行为的实验

利用Gleeble-3500热模拟试验机对P91合金钢进行高温压缩实验,得到了该合金钢在不同温度1000℃、1100℃、1150℃和1200℃,不同应变速率1s-1、0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1条件下的真应力-真应变曲线。曲线形态基本符合普通结构钢的热变形力学特征。采用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系描述P91合金钢的高温流变行为,确定其变形激活能Q=499.89kJ/mol。P91合金钢应力-应变曲线的典型特征是,在大应变时曲线明显上翘。采用有限元数值模拟方法,分析摩擦力对真应力-真应变曲线翘曲的影响,发现除摩擦力外,还存在其他的影响因素。     

18CrNiMo7-6齿轮钢温锻后余热等温正火工艺

对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了温锻余热等温正火工艺研究。结果表明:在温锻余热等温正火工艺中,冷却速度、等温温度、等温时间为关键的工艺参数。较低冷却速度和较高的等温温度,可在有限等温时间内有效提高珠光体的转变量,减少残留奥氏体含量及室温马氏体和贝氏体等非平衡组织,获得理想的组织及性能。以0.1 ℃/s和1 ℃/s冷却速度降至等温正火温度650 ℃保温1 h 后冷却可获得硬度163~164 HBS,F晶粒度10~11.5级,带状组织1.5级,组织及性能均符合技术要求,可具有良好的切削加工性能,并为后续热处理工艺提供理想组织。     

自动化锻造生产线实时数据采集和分析系统

针对自动化锻造生产线锻造中各种设备还处于离散状态的特点以及MES系统中的监控模块难以获取生产线的实时、完整的锻造过程信息等问题,自动化锻造生产线总线采用现场总线(Field Bus)技术,将离散状态的单台设备组成智能化网络,实现了单台设备的协同控制和生产线数据的高度集成。设计了由生产线层、数据采集层、网络层、应用层和交互层组成的自动化锻造生产线实时数据采集系统总体架构,编写了基于数据库层、中间件层和用户层3层结构的实时数据采集和分析系统软件,并成功地应用到自动化锻造生产线中,完成了实时数据采集,实现了与MES系统数据互通,完善了MES系统的功能。     

盘件无模碾压技术进展及产业化分析

无模碾压技术在发动机用双性能涡轮盘成形方面具有特色优势,并广泛应用于高温合金、钛合金、轻合金和钢类等大型复杂盘件的加工成形。通过详细剖析无模碾压技术及设备研究现状,分析并探讨了现有设备样机存在的问题及实现无模碾压技术产业化应用的主要途径。研究结果表明,目前仅有俄罗斯和美国GE掌握无模碾压成形工艺和装备,国内仍处于基础研究阶段;现有样机设备刚度和强度不足,在框架结构、加热系统、成形工艺及模拟仿真方面还存在一些问题,尚不能满足高温合金涡轮盘样件的成形需求,亟需开发新一代无模碾压成形设备;基于前期在电阻炉加热系统、碾压头设计、工艺计算软件和工艺数控执行系统的研究成果,依托现有成熟的卧式数控辗环机并在其基础上改造升级,是无模碾压技术快速实现产业化的最佳途径。