轴类大锻件多工步开坯过程的数值模拟

为验证轴类大锻件多工步开坯工艺参数的合理性,使用有限元软件FORGE对其开坯变形过程进行数值模拟,并与实际生产结果进行了对比。结果表明,有限元模拟得到的轴类大锻件多工步开坯温度场、锻件形状、展宽与实际生产吻合良好,可为正确制定开坯工艺提供依据。     

差温无模锻造的三维FEM模拟与分析

为探索差温无模锻造技术在成形齿形类锻件中的应用,首先建立了差温加热的三维温度场有限元分析模型,并通过正交实验法确定了在两种不同加热方式下最佳温度场的工艺匹配,在此基础上进行了两种不同热加载方式的变形模拟.通过变形模拟分析可知:无论采用哪种热加载方式,镦粗锻件局部突出变形都不是特别大.利用差温无模锻造技术来成形具有多个较大局部突出的齿形类锻件有一定的难度,但可作为初锻的一种成形方法.     

TA15长梁锻件热处理过程温度场模拟研究

对TA15钛合金锻件热处理过程中的温度场进行了数值模拟。利用反算法计算出模拟中需要施加的换热系数,并基于此模拟了锻件连续加热和分段加热工艺下的温度场分布特征。结果表明:连续加热过程中,锻件存在明显的温度分布极不均匀现象,在加热到1200 s时存在最大温度差为359℃。通过合理的分段加热工艺设计有助于改善锻件的温度分布不均匀现象。     

温度场计算机模拟在国外大锻件生产中的应用

本文从科研和生产应用方面介绍了温度场计算机模拟在国外大锻件热处理中的应用。     

直接时效GH4169合金锻件热加工工艺研究

针对大规格GH4169合金直接时效锻件晶粒度不合格、组织均匀性差、批次不稳定的问题,本文基于有限元数值模拟技术,优化了直接时效锻件的热加工工艺。并且通过试验验证,在对击锤上生产出了满足GB/T30566标准要求的大规格GH4169合金直接时效锻件。     

大型磨辊轴锻造新工艺

大型磨辊轴锻件外形特殊,法兰形状为矩形,且法兰与相邻台阶截面差大,在锻造时受设备能力、钢锭锭型限制,生产组织困难。本文利用Deform模拟软件对磨辊轴胎模锻造工艺进行研究,探索出了一种实用仃效的工艺方案。     

不等径阀体的多向模锻生产工艺

针对一种不等径阀体的几何特点和性能要求,设计了两种多向模锻成形方案。采用Deform-3D有限元模拟软件对两种方案的成形过程进行了模拟,在锻件成形载荷、温度场、等效应变场、成形质量方面进行了对比分析。模拟结果表明,两种成形工艺对锻件成形载荷、温度场及等效应变场影响不大,但对锻件成形质量有显著影响,方案1成形锻件存在端面折叠及纵向飞边缺陷,方案2锻件成形质量良好。因此,根据模拟分析将方案2在40 MN多向模锻生产线上进行生产验证。结果显示,金属材料流动性好,锻件填充饱满,锻件3个法兰面和凸台面的成形质量良好,无折叠、纵向飞边等缺陷,与模拟分析结果吻合。     

大锻件锻造过程中的综合换热系数研究

为了准确预测实际生产中大锻件温度场的变化,以指导锻造工艺制定,采用正向实测-反向求解和正向实测模拟验证的研究方法,实测锻件空冷过程中特征点的降温曲线,利用Deform的Inverse Heat Transfer求解模块,使用反传热法计算获得锻件空冷过程中的界面换热系数,将该换热系数应用于锻造过程模拟中,得到坯料表面的温度曲线,并与实测获得的锻造过程中坯料表面的温度曲线进行对比验证。成功地实现了对700 mm×700 mm×1500 mm大锻件在锻造过程中的温度场预测。     

大锻件中心压实法(JTS)锻造过程有限元分析

在大锻件生产中,中心压实法(JTS法)是压实大锻件中心缺陷的一种有效方法.但在具体的工艺实施过程中,对大锻件在JTS法锻造中的温度梯度控制,钢锭外表面的冷却控制,以及温度梯度对内部的应力应变及组织的影响缺乏足够的认识,所以很难掌握其规律.大锻件单件生产的特点,又限制了其工艺实验的可行性.本文利用有限元方法,根据温度场的特点,建立合理的边界条件及参数,计算吹风和喷水等冷却方式所对应的锻件温度场.通过热力耦合模型和刚塑性有限元分析,模拟在内外具有较高温度梯度情况下的锻件应力应变场,分析了温度梯度对锻件内部应力应变的影响规律.结果表明,锻件的温度梯度对其应力应变具有重要影响,温度梯度越大,锻件中心的等效应变和静水压应力越大,压实中心缺陷的效果越好.该模拟结果及其参数将有助于制定合理的大锻件生产工艺.     

大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺研究

对大落差前轴的精细制坯辊锻成形工艺进行研究,设计出3种精细制坯辊锻件,模拟出最优精细制坯辊锻件,然后用逆推的方法设计出第二道次和第一道次制坯辊锻件,根据辊锻件的截面和长度,使用UG软件对三道次辊锻模进行三维造型。通过Deform 3D有限元软件的模拟,对各道次辊锻件的温度场、等效应变场进行分析,结果表明各道次辊锻件成形良好。     

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。     

大型锻钢支承辊生产状况及最终热处理工艺

概述了支承辊的工作条件及性能要求,国内大型锻钢支承辊的生产状况、工艺及设备;重点介绍了大型锻钢支承辊的最终热处理工艺,包括差温淬火、感应淬火。     

大型支撑辊的堆焊修复工艺及应用

大型支撑辊重量大、辊径大、辊面长、耐磨层厚,采用传统的堆焊工艺修复Cr3~Cr5大型支撑辊难度大,母体金属与堆焊层容易在堆焊时发生相变,导致开裂。另外,传统的轧辊堆焊修复工艺不合理,修复的轧辊力学性能较差,限制了轧辊的使用寿命,大量报废的轧辊尤其是大型轧辊长期堆积在轧钢厂内,增加了生产成本,造成了极大浪费。为此,开展了大型热轧Cr3~Cr5支撑辊及大型冷轧Cr3支撑辊焊材制备、堆焊工艺及修复技术研究。技术实施表明,修复后的支撑辊使用寿命达到新轧辊的寿命,每支堆焊修复支撑辊上机使用至报废尺寸,至少可循环堆焊修复3次,使支撑辊单项辊耗成本在每个循环周期内降低40%~60%,同时解决了大型支撑辊焊接性能不稳定的难题。     

4300 mm轧机支承辊新辊型的设计与研究

利用赫兹理论分析了支承辊和工作辊接触区的应力状态,结合现有的几种辊型倒角曲线,依据辊间接触应力均匀分布的原则提出了一种新的支承辊辊型倒角。利用ABAQUS有限元软件建立三维轧制模型,通过改变轧制力等参数对不同辊型倒角下支承辊的应力场、工作辊挠度以及钢板的厚度差做了分析和对比;结合有限元分析结果,利用FE-SAFE疲劳分析软件,并采用Brown-Miller疲劳损伤公式估算不同辊型倒角下支承辊的疲劳寿命,证明了新辊型对提高支承辊疲劳寿命的有效性。     

Ф1800mm以上特大型支承辊表淬热处理工艺

根据生产条件,对Ф1800mm以上特大型支承辊表淬热处理工艺进行了优化,成功实现采用台车式热处理炉对特大型支承辊进行表淬。     

支承辊镶套修复

针对大型支承辊采用堆焊修复而使辊面组织不均匀的问题,采用了支承辊镶套修复技术,根据支承辊的使用情况设计镶套轧辊的配合直径及联接过盈量,根据配合直径及过盈量确定热装温度,保证安装顺利进行.支承辊镶套修复后,镶套轧辊联接紧固,可以满足支承辊使用性能.实际使用中效果良好.     

冷连轧机辊型配置对高强钢板形控制的影响

针对薄规格高强钢板形控制困难问题,通过建立有限元模型分析了常规支撑辊+CVC中间辊、CVC补偿支撑辊+CVC中间辊及VCL+支撑辊+HVC中间辊3种代表性辊型配置对高强度冷轧板的板形控制能力的影响。与其他2种辊型配置方案相比,VCL+支撑辊+HVC中间辊辊型配置的承载辊缝的凸度调节域较大、横向刚度较高,辊间接触压力较小。实际生产表明,在该辊型配置方案下,高强度带钢的板形控制精度较高,支撑辊磨损得到有效改善。     

不同制备工艺对锻造高速钢轧辊组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对比研究了电渣重熔、喷射成形以及粉末冶金工艺生产的锻造高速钢轧辊的组织性能。结果表明,采用电渣重熔工艺所得锻造高速钢轧辊组织中存在明显沿锻造方向分布的网状共晶碳化物,碳化物尺寸粗大,分布不均,导致其耐磨性最差;喷射成形工艺所得锻造高速钢轧辊网状碳化物组织得到明显改善,但局部区域碳化物偏聚较严重,碳化物尺寸较大且主要以M₆C型为主,其耐磨性比电渣重熔工艺有明显提升;粉末冶金工艺所得锻造高速钢轧辊组织晶粒细小,碳化物细小且弥散均匀分布,碳化物类型中MC型占比很高,表现出最优的耐磨性能。根据3种制备工艺下的组织和性能分析,并结合目前3种制备工艺的成熟度、经济性和制造能力,未来可对喷射成形工艺做进一步研究,并逐步在较大规格锻造高速钢轧辊中推广应用。     

大型支承辊锻坯端面裂纹状缺陷分析

材质为YB-50的大型支承辊锻坯在锻后热处理后机加工前发现其冒口端辊颈端面有两条裂纹状缺陷,尺寸较大的一条纵向长度达2 500 mm。对该大型支承辊锻坯进行了化学成分、力学性能、金相组织、裂纹状缺陷金相特征、裂纹状缺陷宏观和微观断口分析。根据裂纹状缺陷金相特征、裂纹状缺陷宏观和微观断口分析判定,裂纹状缺陷属缩孔残余或二次缩孔。     

锻钢冷轧辊辊坯制造技术

阐述了锻钢冷轧辊的发展历程、锻钢冷轧辊对辊坯的技术要求和辊坯的制造技术及发展方向。通常,辊坯制造采用电渣重熔、高温扩散、锻造和锻后正火及球化退火和扩氢处理等。指出,采用微合金化技术提高使用寿命是冷轧辊的发展方向,开发电炉精炼钢冷轧辊是提高锻钢冷轧辊市场竞争力的有效途径。