30Cr2Ni4MoV钢压裂泵阀箱异向性控制锻造技术

压裂泵阀箱因其使用工况特殊,不仅各向力学性能要求很高,且要求横向性能与纵向性能尽可能接近;然而,阀箱锻件为矩形截面轴类锻件,在锻造生产过程中由于金属纤维流线的存在,难以保证锻件的横向性能与纵向性能一致。针对锻件异向性的影响因素,对此类锻件的成形特点和锻造工艺现状进行了分析;以控制锻件金属流线为核心思路,对现有锻造成形工艺进行了优化,采用合锻换向和三向镦粗拔长的工艺改善了锻件异向性。为进一步提升阀箱锻件各向性能和同批次锻件性能的均匀性,结合空心类锻件成形特点和性能优势,创新性地提出将矩形截面轴类锻件转换为环圈锻件来锻造成形的工艺技术。通过实际生产,验证了该工艺技术的有效性和先进性。     

水平V型砧锻造大型轴类锻件的数值模拟和实验

水平V型砧锻造法,可以通过控制锻件金属的流动方向减少轴类锻件力学性能的异向性,在锻件内部应力状态、金属纤维组织、锻件的整体性能、宏观几何形状等方面都优于普通平砧锻造法。采用有限元分析方法,对水平V型砧锻造法进行了数值模拟,结果显示,采用水平V型砧锻造法时,在砧宽比为1.0和料宽比为0.5的条件下,锻件心部的横向应力都处于压应力状态,而采用普通平砧锻造法使用相同工艺参数时,则会出现不利的拉应力状态。这表明水平V型砧锻造法比普通平砧锻造法在控制轴类锻件的横向应力上更有利,有更广泛的工艺参数范围。     

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。     

轴类大锻件倒棱滚圆后内部质量及尺寸精度研究

轴类大锻件的锻造过程分为压方、拔长和倒棱滚圆三大步骤。为制定准确的倒棱滚圆工艺参数以提高锻件质量并指导实际生产,应用有限元软件Deform-3D建立相应的分析模型,对倒棱滚圆过程进行模拟。从锻件的尺寸精度和锻件内部应力应变状态两个方面对比分析了平砧、90°V型砧和120°V型砧3种工艺方法。模拟结果表明,运用120°V型砧倒棱滚圆可以得到质量更佳的轴类大锻件。     

轴类大锻件压方时锻件表面质量和内部应力状态的影响因素研究

轴类大锻件的锻造过程分为压方、拔长和倒棱滚圆三大步骤。目前对锻造工艺的研究集中在拔长工艺优化上,忽略了压方和倒棱滚圆对锻件质量的影响。为制定准确的压方工艺参数以提高锻件质量并指导实际生产,应用有限元软件DEFORM_3D建立相应的分析模型,对压方过程进行模拟,从锻件内部应力状态、锻透性及锻件裂纹3个方面对比分析了平砧压方和90°V型砧压方2种工艺方法,结果显示:采用90°V型砧压方时,锻件质量显著提高。     

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。     

压方圆角对长轴类大锻件质量影响研究

长轴类大锻件的锻造过程一般分为压方、拔长和倒棱滚圆三大步骤,目前对锻造工艺研究较多的是拔长和倒棱滚圆的优化,很少有对压方工艺优化的研究。本文从V型砧边缘的圆角半径的大小来对长轴类大锻件的压方过程进行模拟优化,从锻件内部应力、应变及破坏因子三个方面进行对比分析。结果表明,适当增大V型砧边缘的圆角半径可以有效防止锻件裂纹的产生,为锻件的质量提高和结构设计提供一种有效、可靠的分析方法。     

大锻件锻造拔长砧型

利用有限元软件模拟了V型砧的锻造拔长过程,并对不同夹角的V型砧压下后锻坯塑性变形区内应力、应变的状态进行比较。结果显示,在117°～153°温度范围内,V型角越大,锻坯心部金属获得的变形量越大,但同时锻坯次表层金属的变形程度减小。为此,将V型砧夹角处的V型砧面改为凸型平砧面,提出了梯型砧锻造拔长工艺。结果表明,梯型砧工艺提高了锻坯内部的压应力水平,使锻坯心部和次表层金属同时获得了较大且均匀的变形,有助于扩大锻坯内部孔洞的锻合范围,改善大锻件的内部质量。     

大型锻件的锻造工艺研究进展

大型锻件的基本锻造工序是镦粗和拔长,二者都能改善锻件的内部质量。探讨了扭转镦粗的原理,分析了影响扭转镦粗的各种因素;介绍了型砧拔长工艺,评述了各种不同型砧对拔长效果的影响。     

DN2000特大型管模成形仿真分析与试验研究

针对DN2000特大管模锻件相对壁厚薄、拔长效率低的问题,通过建立有限元分析模型,分析了试制工装生产可行性及对拔长效率的影响,对锻件进行坯料与芯轴贴合情况、拔长时长度增加及成形载荷进行模拟分析。结果表明:采用上平下V砧能够满足该管模锻造拔长生产,拔长效率较高。通过生产试制,验证了上述分析的正确性和可行性。