FM锻造法在小吨位压机生产大型支承辊中的应用

生产大型支承辊时．所有钢锭较大。受压机吨位的限制。不能满足WHF锻造法要求的砧宽比和压下率．心部应力应变状态较差？容易出现心部缺陷．探伤合格率低,而采用能够提供良好应力应变状态的FM锻造法。可提高产品合格率。 满足小吨位压机生产大型支承辊的需要,     

WHF法错砧锻造效果模拟研究

本文采用孔洞临界闭合测定仪,测得WHF法单砧拔长时全场孔洞临界闭合值,绘出闭合区分布图,并分析了闭合区面积与压下率的关系.在此基础上研完了WHF法连砧,翻转拔长时孔洞闭合规律与应变分布,将错砧拔长与不错砧拔长进行了比较.本文分析了一般的拔长工序不能有效锻合内部孔隙性缺陷的原因,用实验证明了WHF法进行错砧拔长能够锻合内部孔隙,并提出了错砧方案.     

大型锻件锻造效果的分析(二)

<正> 前文将各种锻造法的解析结果进行了比较,说明了对于钢锭内部的锻造效果具有各自的特征。总之,平均应力及有效应变对锻造效果有一定的作用。对于内部空隙的锻合问题,采用单向压缩应力或二向、三向压缩应力,以达到锻合所需的压下率是不同的,同时,加大有效应变也有一定的效果。为了得到实际锻造时应力应变对锻件内部空隙的影响,可用简单的模拟试件来考察空隙的变     

液压机上镦粗与拔长新理论与新工艺的研究

在镦粗工艺理论方面 ,提出了圆柱体镦粗的刚塑性力学模型的拉应力理论和静水应力力学模型的切应力理论 ,设计了锥形板镦粗的新工艺。在拔长工艺理论方面 :应用方柱体镦粗的两个新力学模型与拔长的刚端影响问题 ,论证了只有砧宽比一个工艺参数的不足 ,而应补充一个新的工艺参数——料宽比 ,才能正确描述拔长体中心区域的应力状态与有效控制锻件质量 ;并进一步解决了该拔长理论工艺参数量值的合理匹配与确定 ;在“锻造条件对毛坯内部空洞闭合的影响”研究中 ,提出了增加料宽比对横向拉应力控制的“新 FM(Free from Mannesmann effect)锻造法”;并在此基础上提出了横向无拉应力锻造法。用上述理论指导工艺生产 ,可大幅度提高锻件的质量     

材料Norton指数对空洞闭合行为与闭合规律的影响

基于单轴压缩数值模拟,系统地研究了空洞的闭合行为,分析了材料Norton指数对空洞闭合的影响规律。研究发现,材料Norton指数的变化对等效应力、等效应变影响区的形貌的影响不大,但对等效应力的大小影响十分明显。Norton指数n越大的材料,空洞闭合所需变形量越小。     

镦粗过程中摩擦对空洞演变行为的影响

采用有限元模拟方法,模拟计算了摩擦因子为0. 3,0. 5和0. 7时,锻件不同位置空洞的闭合情况。分析了不同摩擦因子下,锻件不同位置的空洞高度的变化规律,结果发现:锻件内部空洞比边缘的空洞更容易闭合,并且随着摩擦因子的增大,内部空洞闭合速度加快,边缘空洞闭合速度减慢。分析摩擦因子、静水应力、等效应变、空洞闭合速度的关系发现:在锻件的内部位置,随摩擦因子增大,静水应力绝对值增大、等效应变增大、空洞闭合速度增大;在锻件的边缘位置,随着摩擦因子增大,等效应变减小、空洞闭合速度减小。摩擦因子对锻件边缘位置空洞闭合情况和等效应变的影响大于对锻件内部位置空洞的影响。     

镦粗过程中锻件内孔洞缺陷邻域应变分布的模拟研究

本文通过塑泥试样的物理模拟与刚塑性有限元的数值模拟相结合的方法，研究了镦粗过程中的锻件内部孔洞缺陷的变形过程，并着重研究了内部孔洞尺寸与摩擦条件对孔洞闭合的影响，绘制出应变分量、应力分量、等效应力和等效应变的等值线图。通过对孔洞邻域的应变分布的分析，指出孔洞周围存在一个应力、应变集中区域。孔洞尺寸越小，应变集中程度越大。增大摩擦，有利于中心部位孔洞的闭合。     

DEFORM模拟支撑辊的锻造

轧机中的关键零件之一支撑辊在轧制设备运行的过程中承受轧辊传来的交变应力。大型支撑辊由大型钢锭锻造而成,但大型钢锭中存在种种缺陷,给支撑辊的质量带来很多问题。针对此问题,采用WHF法能够锻合锻件内部组织缺陷,可改善锻件质量。采用DEFORM软件,模拟WHF法拔长,研究WHF法在锻造拔长过程中对锻件心部的作用。实验研究表明,WHF法在拔长的第3道次时,锻件心部的应力状态由拉应力完全转变为压应力。同时,到第6道次后,锻件心部等效应变达到1.2。通过锻件心部压应力和等效应变值可知,WHF法能够完全破碎锻件内部的组织缺陷,生产出质量合格的支撑辊锻件。     

DEFORM模拟WHF法在支承辊锻造中的应用

通过DEFORM模拟WHF锻造法,制定出合理的道次制度表。按此制度生产出了质量合格的支承辊。     

275t盛钢桶耳轴锻造工艺

本文介绍了275t盛钢桶耳轴的生产工艺。所采用的WHF+极限成形锻造法有效地焊合了钢锭内部缺陷,改善了坯料心部组织。在锻后热处理中采用了两次正火加回火工艺,消除了残余应力,使锻件晶粒细化,组织均匀,保证了锻件的力学性能。     

实心钢锭锻造过程中出现的Mannesmann效应

我们试用塑性力学理论对自由锻过程进行理论探讨,得到了某些启示。锻造材料中的内部空隙由于局部屈服而变形,并通过周围材料的充分屈服而最后压合。线性空隙的锻合决定于静应力值。按照滑移线场的理论,在平砧双向压进的情况下,中心平面将出现Mannesmann效应。理论和实践都已证明,在中心面提高静应力的FM锻造法(无Mannosmann效应锻造法),可以避免Mannesmann效应。     

压实工艺对大型SA508Ⅲ钢铸锭内部孔洞闭合的影响

使用刚塑性有限元模拟分析了等效应变(ε_e)、应力三轴比(T_x)、静水压力积分值(Q)等三种孔洞闭合评价方法对孔洞闭合的影响。以Q作为孔洞闭合标准,对SA508Ⅲ钢大型铸锭内部孔洞压实工艺进行了优化。结果表明:Q值比ε_e、T_x更适用于评判孔洞闭合的效果,孔洞闭合临界值(Q_c)随着孔洞直径比R_v的增加而增加,当1%≤R_v≤4%时,Q_c值从0.313增加到0.529;当4%R_v≤8%时,Q_c值为定值0.529;当8%R_v≤10%时,Q_c值从0.529增加到0.754。"WHF(宽砧强力压下锻造)拔长+镦粗+二次WHF法拔长"工艺能有效实现SA508Ⅲ钢大型铸锭内部孔洞的压实,在R_v≤8%时,铸锭压实长度比(铸锭主体压实长度/铸锭主体总长度)为100%;当R_v由8%增加到10%时,铸锭压实长度比为87.5%。     

轴类大锻件心部压实锻造法的模拟实验与有限元分析

本研究采用简化三维刚塑性有限元法对几种轴类大锻件心部压实锻造法作理论分析,并用铅试件做模拟试验,进行印证。本文介绍了分析方法、对各种锻造方法最佳参数的分析结果以及汽轮机转子锻坯分析示例。研究表明,简化三维刚塑性有限元分析能很好地反映试件变形、载荷等规律,分析结果与模拟实验结果相符;有限元计算出的模拟孔锻合指数η(或孔隙压缩率α)可以用来判断锻合压实效果。研究结果还表明,当采用最佳参数时,WHF 法比 FM 法和 FML 法优越。     

闭挤式精冲变形区应力状态对断裂损伤的影响

文章将考虑静水应力、最大主应力及应变历史对材料损伤影响的Brozzo断裂准则模型,用于闭挤式精冲的断裂预测。分析了变形区材料的应力、应变状态对材料断裂损伤的影响,并通过DEFORM-2D有限元软件的模拟及物理试验进行验证。研究表明,Brozzo断裂准则能比较精确地模拟闭挤式精冲过程,模拟结果与试验误差在6%以内;主、副凹模闭合时,变形区材料所受的压应力越大,越有利于抑制裂纹的产生和扩展;精冲过程中,凸模刃口附近材料的压应力大于主凹模刃口附近材料,裂纹首先出现在主凹模刃口处,材料开始产生裂纹时的有效应变,随压应力的增加而增大。     

特厚板坯单辊重压下铸坯温度与应力的分析

为获得特厚板坯重压下过程中不同压下量对铸坯温度、应力及应变的影响,从而评估铸坯出现角部以及内部裂纹的倾向,使用板坯连铸二冷软件建立了连铸过程特厚板凝固传热模型,并借助Abaqus有限元软件建立了特厚板单辊重压下应力应变模型,对连铸重压下过程中特厚板温度分布以及应力应变行为进行了数值模拟研究。结果表明,重压下会导致铸坯表面降温,中心温度降幅约为角部的1.4倍。铸坯的应力分布在厚度方向上沿中心呈现出对称性,应力由内、外弧向中心递减;角部区域温度最低,应力最大;压下量从5增加到30mm,铸坯角部最大应力从84增加到170MPa,角部裂纹倾向增加。压下量在5~30mm内,铸坯凝固前沿的最大等效塑性应变均小于临界应变,所以铸坯不会出现内裂纹。     

大口径厚壁无缝钢管孔隙性缺陷的焊合问题

大口径厚壁无缝钢管是关系我国能源安全的重要产品。在斜轧穿孔过程中,由于轧辊和顶头的挤压及摩擦作用,其金属内部的变形程度和速度都极为复杂。在复合变形的条件下,孔隙性缺陷的焊合极为困难。文章通过圆柱形试样压缩实验,深入研究金属材料的孔隙性缺陷在复杂应力应变情况下的变化与发展规律,确定了复杂应力应变条件下孔隙性缺陷的消除判据;通过理论分析和数值模拟,研究大口径厚壁无缝钢管斜轧穿孔过程中的变形机理,得到影响无缝钢管中孔隙性缺陷焊合的因素及规律;建立了以消除大口径厚壁无缝钢管的孔隙性缺陷为目标的斜轧穿孔参数的制定原则和方法。     

弯曲方法对圆筒残余应力影响的研究

研究了不同弯曲方法对圆筒残余应力的影响，介绍了精弯、未弯足和过弯时的应力应变图。     

AerMet100钢热压缩过程流变应力的神经网络预报

本文研究了变形温度、应变速率和应变量对固溶和轧制态的AerMet100钢热压缩变形过程流变应力的影响规律.结果表明:变形温度、应变速率和应变量对流变应力有显著影响,预处理方式对流变应力的影响不大.基于人工神经网络原理,建立了流变应力与变形温度、应变速率和应变量的数学模型,由此预报的AerMet100钢热压缩过程流变应力与实测结果相吻合.     

焊接应力场与应变场的计算与讨论

经典的观点认为焊缝存在残余压缩塑性应变,而目前有学者认为焊缝是在冷却的过程中形成的,与加热过程无关,认为焊缝只存在拉伸塑性应变,而不存在压缩塑性应变.针对这一对传统残余塑变理论的质疑,采用有限元方法对薄板熔焊对接接头纵向应力和应变的瞬态变化以及由焊缝中心到母材边缘的纵向应力和应变分布情况进行了计算.结果表明,焊缝及近缝区存在着残余压缩塑性应变,应力状态为拉应力,由焊缝中心到母材边缘其纵向应力由拉应力转变为压应力,纵向压缩塑性变形量逐渐下降,离焊缝较远受温度场影响较小的母材不产生塑性变形.     

管对接全位置焊应力应变场三维有限元数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,对SA335 P91钢管全位置对接打底焊温度场和应力应变场进行了三维数值模拟.建立了焊接瞬态温度场和应力应变场三维移动热源模型,得到了全位置焊时左右焊道交汇处(90°)的瞬态轴向应力和环向应力分布以及应力应变随时间变化的规律:在闭合小孔区内表面的轴向和环向应力均为拉伸应力,且环向应力比轴向应力大,并有明显的边缘应力效应;该处在高温凝固阶段的瞬态应力随小孔停留时间的延长和焊接电流的增大而减小,而其应变的变化则随之增大,这是造成打底焊时在小孔闭合区容易产生凝固裂纹的主要原因.