大型低压转子FM法锻造工艺模拟研究

百万千瓦核反应堆中汽轮机低压转子锻件是目前世界上所需制造的最大锻件,需采用600 t级钢锭直接锻造成形.根据成形特点和需要,采用物理模拟的方法,研究了FM法锻造成形工艺,建议采用砧宽比为0.6左右,压下率为15%.FM法压下时试件表面存在产生裂纹的倾向,合理选择凸型砧角度可减弱表面裂纹的产生,角度选择8°左右效果较好.研究了拔长时坯料形状及多工序连砧拔长的影响作用,为最终生产工艺的制定提供理论指导.     

5CrNiMo热作模具钢模块锻造方法的数值模拟

为保证曲轴模块锻件具有良好的机械性能,常采用平砧对钢锭进行镦粗、拔长、再镦粗、再拔长等多工序方式成形。本文以5CrNiMo热作模具钢曲轴模块锻件为对象,利用有限元软件Deform-3D、对其在8t电液锤上采用轴向反复镦拔法、径向十字锻造法和综合锻造法等3种不同的锻造方法进行镦粗、拔长、再镦粗、再拔长的全过程进行了数值模拟,分析了3种不同锻造方法锻造后的温度场、应力场和锻造力分布规律。结果表明,采用径向十字锻造法时,其温度场和应力场分布均匀,锻造力较小,锻造过程不易产生裂纹,且锻造操作方法不复杂,为5CrNiMo曲轴模块锻件最合适锻造方法。     

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。     

水平V型锥面砧改善轴类锻件异向性的研究

水平V型锥面砧为横向性能有要求的轴类锻件提供了一种拔长锻造方法,通过改变工具形状、控制纤维流向的方法,来提高轴类锻件横向力学性能,改善异向性.本文进行了水平V型锥面砧与上平砧-下V砧拔长矩形截面坯料锻造的对比试验,通过对比两种锻造方法拔长锻件的纵向、横向力学性能,证实了水平V型锥面砧锻造法达到了普通锻造方法难以实现的锻造效果--轴类锻件力学性能的异向性明显改善,即水平V型锥面砧拔长的锻件同部位屈服强度、抗拉强度和延伸率的横向与纵向之比均在1.0附近变化.     

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。     

FM法拔长工艺中合理砧宽比和变形量研究

FM法拔长过程中,合理的工艺参数对于保证锻件质量具有重要的作用。采用模拟技术研究了FM法砧宽比和变形量的影响和作用效果,发现了砧宽比和压下量过大时,锻件表面容易产生裂纹。将砧宽比控制在0.6左右,压下率控制在14%～20%之间,既能有效控制表面裂纹出现,又能保证整个锻件处于合理的塑性变形范围内,这对于保证塑性较差材料的锻造质量效果尤为明显。     

锻造齿轮传动轴内部缺陷的超声检测

针对超声检测锻造齿轮传动轴(以下简称"齿轮轴")的心部缺陷缺少辅助检测手段,缺陷性质不易判定的问题,通过对此类齿轮轴心部位缺陷的超声检测及解剖分析,判定了此类齿轮轴缺陷的性质,降低了危害性缺陷对此类齿轮轴的使用造成的风险。     

大型铸钢轧辊轴心晶间裂纹形成的原因及防止措施

轴心晶间裂纹，是指在轧辊横向断面出现3条或3条以上细小的沿晶界开裂的弯曲裂缝，裂缝由轴心向外辐射，严重时成蜘蛛网状。轻微的经酸蚀试样即可发现，严重的断口肉眼可见。裂纹多发生在轧辊辊身中上部，因其分布在轴心处的粗大柱状晶的晶界上，故称为轴心晶间裂纹。典型的轴心晶间裂纹，裂纹区的组织和非金属夹杂并无异常，如图1所示，裂纹以铬镍钼钢轧辊中居多。     

变速箱齿轮轴断裂分析

利用光学显微镜分析、化学成分分析及扫描电镜分析,对变速箱齿轮轴断裂件进行了分析。结果表明,齿表面的裂纹和轴心部的冶金缺陷造成了该齿轮轴的断裂。     

AISI8630钢泥浆泵排出缸失效分析及工艺改进

针对AISI8630钢锻件在实际生产中出现的锻造失效问题进行了研究。采用"EAF→LF→VD→铸锭"工艺冶炼AISI8630钢锭,钢锭锻造成泥浆泵锻件,经热处理加工后探伤发现密集性缺陷。通过化学成分、低倍分析和金相显微分析,对产生的缺陷进行分析研究。结果表明:宏观检测受检面有许多裂纹,将裂纹打开,发现断口存在明显的白点缺陷;近裂纹附近有灰色硫化物夹杂,存在明显的组织偏析现象,远离裂纹处的金相组织无明显差异。通过加强冶炼过程控制,对钢锭进行锻前消氢、消应力退火及锻后250℃以下缓冷处理等工艺优化,避免了白点缺陷的形成,并经现场验证得到合格产品。     

2205双相不锈钢锻造失效分析

针对2205双相不锈钢在实际工业化生产中出现的锻造失效问题进行了研究。采用10 t EAF-AOD双联工艺冶炼2205双相不锈钢,浇注2支4.2 t钢锭。钢锭化学成分合格,表面质量良好,但在锻造开坯过程中,钢锭表面出现大量横向裂纹,导致锻件产品报废。利用金相显微镜、扫描电镜以及能谱分析仪等,对2205双相不锈钢在锻造过程中出现的裂纹缺陷进行金相组织、截面形貌及能谱分析。结果表明:2205双相不锈钢锻造失效主要原因是,锻前加热过程中,在850℃进行了时效处理,析出大量σ脆性相,导致钢的塑韧性急剧下降,受到变形力作用后表面严重开裂;热加工过程中,2205双相不锈钢在600~1000℃温度范围内应快速升温,不宜做时效处理,避免σ相析出,恶化钢的力学性能。     

S355J2G3钢锻件生产试制

S355J2G3钢锻件低温冲击要求较严,表面裂纹较难控制。通过提高钢液纯净度,采取钢锭过冷措施,加强正火冷却效果等手段,生产出合格的S355J2G3钢锻件。     

再结晶晶界对合金钢锭Cr元素均匀化扩散的影响

从晶界扩散的角度对含Cr钢锭锻后扩散加快的现象进行了实验验证和理论解释。首先由粗、细两种晶粒的Cr元素扩散偶的均匀化退火数据,得到细晶晶界加快了Cr元素的体扩散。基于锻造变形再结晶细化晶粒的作用,推断锻后再结晶晶界对Cr原子的扩散具有加速作用。在此基础上,对锻后扩散退火的钢锭中Cr元素的分布进行了测定,得出锻后Cr元素的扩散系数大于锻前。此与晶界加快扩散的结果相一致,证明了锻后细晶加速了Cr原子的扩散。     

大型空心钢锭锻造工艺探讨

大型压力容器筒体锻造过程中,使用空心钢锭相比于实心钢锭具有偏析少、材料利用率高、周期短等优点。通过物理模拟和数值模拟相结合的方法,研究了空心钢锭锻造工艺中压下率、拔长V型砧夹角等工艺参数对变形的影响规律和作用效果,以期为大型空心钢锭锻造工艺的制定提供实验依据和理论基础。     

连铸机输送辊的裂纹分析与消除措施

从铸造、锻造、热处理等方面分析了连铸机输送辊产生裂纹的原因。通过控制铸锭质量,制定合理的锻造及热处理规范解决了锻件裂纹问题。     

铍青铜棒锻造裂纹产生原因的分析

采用金相、扫描电镜和电子探针分析等方法,对铍青铜棒在锻造过程中出现的开裂现象进行了分析.结果表明,铍青铜棒的开裂是由于锻坯原材料中存在较多的铜、钙的氧化物和硫化物等夹杂物造成的.锻坯原材料是控制铍青铜棒锻造质量的关键要素.     

34CrNi3Mo钢锭锻裂原因

通过金相、低倍、断口及扫描电镜等手段，结合钢锭气体含量、化学成分及五害元素的分析检验，证实了34CrNi3Mo钢锭激冷层薄，柱状晶相当发达，并沿柱状晶晶界析出低熔点类夹杂物，削弱了晶间结合力，使其在锻造初期沿晶开裂而报废。为避免此类缺陷产生，必须保证钢锭的浇注质量。     

先进国家手术器械用马氏体不锈钢的预先热处理

对先进国家制造的手术器械锻造毛坯进行了金相分析.结合收集的国外材料化学成分和热处理工艺,与国内传统工艺锻造的毛坯进行了对照.结果表明,先进国家手术器械用马氏体不锈钢在预先热处理方面不同于国内,毛坯先经锻造余热空冷淬火,再长时间高温回火,使锻造毛坯获得回火索氏体这一淬火准备组织,最终使产品在硬度、刚性、塑性、韧性和耐腐蚀能力方面更佳.新工艺值得国内制造业借鉴.     

宏观偏析数学模型在大型钢锭中的应用

大型钢锭中的宏观偏析严重影响大型锻件的均质性及最终性能。本文介绍了宏观偏析数学模型在大型钢锭中的应用情况。