铝合金锻造开坯变形均匀性数值模拟与实验验证北大核心CSCD

锻造开坯变形均匀性是影响锻件质量的重要因素。以2A14铝合金为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对锻坯应变场进行模拟,通过引入平均等效应变ε_(ave)、变形均匀系数a,结合晶粒形貌观察和拉伸力学性能测试,对“单向镦粗”和“多向镦粗”两种锻造开坯工艺的变形均匀性进行定量和定性分析。研究结果表明:“多向镦粗”锻造开坯工艺的变形均匀性较“单向镦粗”锻造开坯工艺好,且锻造累积应变量越大,变形均匀性越好,力学性能各向异性越弱。2A14铝合金在多向镦粗锻造开坯过程中,随着累积应变量的增加,晶粒细化机制由晶粒破碎机制逐渐转变为连续动态再结晶机制。     

140 MPa环形防喷器壳体的锻造

根据140 MPa环形防喷器壳体的结构特点,分析了三种锻造方案的优缺点,决定采用自由锻开坯、胎模锻成形的联合工艺方案。自由锻开坯,经过大变形,使锻件内部充分锻透,消除了铸造缺陷;胎模锻整形,锻件在胎模内成形,形状和尺寸接近零件,减小了锻件的加工余量,减少了原材料的浪费,提高加工效率。通过生产实践证明,自由锻结合胎模锻的成形方案具有可行性。     

基于经验法则的锻透深度计算公式推导与验证

推导了判断径向锻造锻透性的经验三角形法则与锻造工艺参数的关系,分析了锻造工艺参数对锻透率的影响。为了验证经验法则的有效性,对轴类锻件径向锻造过程进行了数值模拟,采用等效应变应大于临界值、以及不出现轴向拉应力作为锻透性的判断准则,分析了工艺参数对锻透率的影响。经验法则计算结果与数值模拟结果的比较表明:经验法则能够有效地判断轴类锻件径向锻造过程中的锻透性,其结果偏于安全。     

轴类件拔长V型砧和四砧径向锻造锻透性研究

轴类大锻件拔长可以采用V型砧、四砧径向锻造等。为了解这些拔长方式对锻件芯部变形的影响,应用有限元软件Super Form模拟了拔长锻造过程,对比分析了V型砧和四砧径向锻造两种工艺方法的锻透性。研究表明:V型砧拔长,锻后锻件内部等效应变分布不均匀,各处变形差异较大,经3道次拔长后,锻件芯部锻透性较好,给定条件下的累积等效应变约为1.6;四砧径向锻造,锻后锻件内部等效应变分布比较均匀,但锻件芯部锻透性较差,给定条件下芯部等效应变小于0.2,且端部一定长度范围内,芯部等效应变更小,经4道次拔长后,芯部累积等效应变为0.8左右。     

铸造合金CoCrMoW锻造工艺的研究

通过对CoCrMoW合金电渣锭在两种不同的保温制度下保温后进行两种不同的锻造变形方式开坯锻造,研究了CoCrMoW电渣锭锻造保温温度及锻造变形方式对可锻性的影响。试验研究结果表明:CoCrMoW合金电渣锭在1220℃保温1 h后采用整体锻造,锻件的表面质量与内部质量良好;1200℃保温2 h后,采用整体锻造,锻件的表面质量良好,但是内部有缺陷产生;CoCrMoW合金电渣锭在1220℃保温1 h后锻造变形,电渣锭采用分段锻造时表面出现开裂,采用整体锻造时表面质量与内部质量良好;经过开坯后的小规格坯料再继续开坯或锻成品时,分段锻造与整体锻造均可采用。该合金合理的锻造保温温度为1220~1240℃,电渣锭锻造变形方式必须采用整体锻造;小规格锻造方坯变形方式宜采用整体锻造,但也可采用分段锻造。     

精锻钛合金棒材的锻透性

使用任何一种锻压设备锻制钛合金，都存在锻透性的问题．它与锻造参数：变形速度、变形量、变形温度等有直接关系。宝鸡有色金属加工厂从１９８２年开始用精锻机锻造钛合金，利用ＧＦＭ公司提供的计算公式考虑锻透性问题、制订锻造变形量。随着钛合金锻造经验的不断积累以及对精锻机理的深入了解，发现直接将ＧＦＭ公司提供的经典锻透性公式用于钛合金的锻造性计算存在问题。本文从理论和实践两个方面讨论钛合金精锻的锻透性问题。１经典理论的锻造性公式 现在应用的锻透性公式是ＧＦＭ公司提供，由德国人根据经典理论作出的（图１）。ＡＣ…     

泵—蓄能器—增压器叠加供液的快速锻造液压机组配置及成本研究

本文对采用泵—蓄能器—增加器叠加供液的节能型快速锻造液压机组相关配置及成本进行研究,以实际生产过程中一火次开坯锻造成材为例,分析计算手动开坯、自动常锻锻造及自动快锻摔圆工序所需的压力油量,结合机组的实际装机情况,计算出机组所需的蓄能器、气罐、增压器的容积;分析两种类型快速锻造液压机组的液压系统主要部件的组成及差异,并进行设备成本估算。两种类型机组基本性能相近,投资成本差别在可接受范围内。节能型快速锻造液压机组具有实际及推广应用价值。     

含氮CoCrMo合金锻造工艺

通过热包覆保温方法,使用快锻机对含氮CoCrMo合金电渣锭进行了开坯锻造试验,研究了在1150℃始锻温度时该合金在热包覆保温情况下的可锻性。试验采用摔圆、拔长的锻造方法,对含氮CoCrMo合金圆棒坯料进行两端分段锻造。试验结果表明：含氮CoCrMo合金在1150℃热包覆保温2.5 h后采用分段锻造,获得的材料屈服强度为623.9 MPa、抗拉强度为933.9 MPa、伸长率为20.3%、硬度为27.5 HRC,各项力学性能均满足要求;合金中的氮化物提高了材料的性能及晶粒细化程度,锻造后锻料的晶粒度不大于5.5级,晶粒度满足要求。通过热包覆分段锻造方法,成功对含氮CoCrMo合金电渣锭进行了锻造。     

7050-T7452高强铝合金的开坯与锻造工艺研究

为了研究7050高强铝合金开坯工艺的变形均匀性及锻件的断裂韧性,采用数值模拟、微观组织分析及紧凑拉伸试样的KIC试验等,分析研究7050高强铝合金铸坯改锻和挤压坯锻造的变形均匀性、显微组织和断裂韧性,得到了两种开坯工艺条件下坯料的平均等效应变、变形均匀系数、晶粒尺寸大小及分布和断裂韧度值。结果表明:铸坯改锻工艺的变形均匀性较好,其平均等效应变约为7.2,变形均匀系数约为0.475;挤压坯锻造工艺的变形均匀性较差,其平均等效应变约为1.9,变形均匀系数约为0.954;铸坯改锻工艺的平均晶粒尺寸与挤压坯锻造工艺基本相当,约为7.5μm,但铸坯改锻工艺的晶粒尺寸比挤压坯锻造更均匀;铸坯改锻工艺下锻件的KIC满足AMS4108F标准要求,而挤压坯锻造工艺不满足,其原因是挤压坯锻造后脆性较大,并残留有挤压织构。     

热加工工艺对D2钢质量影响的研究

通过设计D2钢的锻、轧热加工工艺,分别研究了钢锭锻造、钢锭轧制及锻轧联合三种工艺生产的坯料及成品扁钢的共晶碳化物分布情况,并针对热加工锻比对碳化物的影响进行了试验.结果表明:轧材的碳化物颗粒度较小,但碳化物分布略呈带状;锻造加工后碳化物颗粒度较轧材稍大,但是均匀性较好;锻坯轧制联合成型在改善碳化物颗粒度与分布方面比较理想;锻比对D2钢共晶碳化物不均匀度影响显著,锻比在2～8的范围内共晶碳化物不均匀度评级随锻比的增加而降低.     

45钢轴类零件径向锻造的锻透性分析

为了优选锻造工艺参数,从物理模拟和数值模拟两个方面对45钢轴类零件在径向锻造中的锻透性进行了研究。在物理模拟方面,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对铸态45钢试样在应变速率为1s-1,变形温度为1100℃条件下进行了等温恒应变速率压缩试验,观察了不同压缩量下铸态45钢的金相组织。结果表明,铸态45钢样的晶粒度随着压下量的增加而细化,压缩到一定程度后晶粒度趋于稳定。在数值模拟方面,运用DEFORM 3D软件对45钢轴类零件的径向锻造过程进行了模拟,研究了不同压下量和不同锻打速度对锻透性的影响。结果表明,锻透性随压下量的增加而增大。     

"套锻"闭式锻造工艺分析及后续分离工序的数值模拟

"套锻"是一种较为经济实用的锻造方式.结合实例探讨了套锻的可行性,并采用闭式(无飞边)锻造方式,通过模拟软件分析了从锻造成形到冲切分离的全部工艺过程.分析认为,对于部分锻件及标准件采取"套锻"的方式是可行且经济的.     

钼铼合金铸锭热加工方式的研究

电子束悬浮熔炼钼铼合金的铸锭晶粒粗大,致使热加工性能变差,通过对锻造过程和轧制过程两种开坯方式的受力状态分析,认为锻造开坯产生的拉应力垂直晶界是导致沿晶开裂的主要原因.基于以上研究提出了第一道次平行铸锭轴向喂料热轧开坯的工艺方法,在轧制过程中材料产生剪切滑移变形,此时钼铼合金铸锭滑移面与晶界成一定夹角,不产生垂直晶界的拉应力,避免了拉应力作用下的沿晶开裂,获得了优质热轧板.     

锻造与轧制工艺对纯钛组织与力学性能的影响

为了研究锻造和轧制这两种开坯工艺对纯钛板坯组织和性能的影响,在Gleeble-1500热模拟实验机上进行热压缩实验,通过单向拉伸实验测试锻造和轧制后板料的力学性能,在光学显微镜下观察采用两种开坯工艺加工后的显微组织。以变形温度（T）和应变速率的对数（lg）为坐标作图,根据lgZ值的斜率,即15.4和17.5,能够将纯钛塑性变形分成3个区,即三阶段加工硬化区、二阶段加工硬化区和流动软化区。在较高Z值的两种加工硬化区会有变形孪晶出现。两种开坯生产工艺对纯钛板坯组织和性能的影响主要体现在：锻坯微观组织出现变形孪晶,即晶内出现交叉孪晶,还有一些孪晶横穿晶界。然而,在轧坯中没有发现孪晶,其微观结构主要为等轴晶和板条状晶粒。拉伸实验和显微硬度测试结果显示,锻坯的屈服和抗拉强度及显微硬度均高于轧坯的。     

Cu-Cr-Zr合金大功率电动机转子端环的锻造性能分析

铜铬锆合金在高温环境下工作仍具有高强度、高导电率的特点,是目前大功率异步牵引电动机转子端环的最佳材料。以热锻成形的铜铬锆合金转子端环为研究对象,运用Deform软件进行模型数学计算,并进行实验验证,得到铜铬锆端环的最佳锻造方式。研究首先通过Gleeble热压缩实验建立Cu-Cr-Zr合金高温变形的材料数据库导入Deform-3D中,始锻温度设在750~800℃之间,锻造比为1.4,锻造方式分为两种,分别是一次成形和复合成形。模拟分析结果表明,铜铬锆合金锻造比为1.4时,始锻温度为790℃,终锻温度约在650~710℃之间,采用复合成形的方式会使试样受力、传热更为均匀,成形性更好并且对模具的损害也较小。     

大型GH4169合金铸锭开坯过程的数值模拟

采用全三维有限元方法对大锭型开坯过程进行变形．传热耦合分析，定量计算了铸锭在整个工艺过程中热力参数（应变、应变速率和温度）的分布及演化情况；分析了铸锭的锻透性；获得了开坯后坯料内部应变和温度的分布规律，并与实际生产中的金相检测结果进行了对比。结果表明，模拟结果与试验结果一致，可为科学地制定大规格GH4169合金铸锭的开坯工艺提供理论依据。     

新型热冲压模具钢锻造模块热处理工艺及热导率研究

研究了一种用于热冲压成形模具钢,对热冲压成形模具钢的特殊性能进行了分析,并对该材料模块的冶炼锻造加工过程、热处理工艺和热导率进行了试验。结果表明:通过冶炼过程中化学成分的优化设计、锻制生产模块、系统的热处理工艺,生产出的锻制模块外形良好,并且通过对锻制模块热处理工艺试验、热导率等检验,表明该新型热冲压成形模具钢锻造模块有优良的耐磨性和热传导性。     

半钢热加工工艺性研究

对一种成份相当于半钢的材料进行了锻造工艺的性研究，探讨锻后不同方式直接冷却下的组织性能，结果显示其组织结构性和有较大幅度的调整，可选用于不同工程需要。     

1Cr13锻件超声波探伤缺陷解剖分析

将原材料1Cr13的Ф400 mm开坯锻圆锻造成Ф310 mm×618 mm圆棒,经炉冷和粗加工后,超声波探伤检验发现圆棒锻件中心存在大量的疏松+林状缺陷。为查明缺陷原因,对开坯锻圆及圆棒锻件进行解剖取样,利用超声波探伤、低倍检验、金相显微镜、扫描电镜等仪器对缺陷进行分析。结果表明,超声波探伤缺陷主要是原材料中的脆性夹杂和条状高温铁素体引起的,圆棒锻件中的高温铁素体来源于原材料的开坯锻圆,难以通过锻造或热处理调质方法消除。     

径向锻造成形技术及其在镁合金锻造中的应用

简述了径向锻造的成形原理、特征和径向锻造机组的研发现状,系统介绍了径向锻造变形量、拉打速度、锤头对数及其几何形状等成形参数对锻件组织性能的影响。结合现有镁合金锻造技术的研究成果,分析了传统锻造工艺制备高塑型超细晶镁合金过程中,变形速率、初始晶粒大小和累积变形量等因素对镁合金的组织演变及锻后力学性能的影响。指出了径向锻造技术用于制备超细晶镁合金型材的优势,分析了镁合金径向锻造成形技术的发展趋势及其应用前景。