用云纹法模拟研究FM法锻造工艺

本文阐述了在45号钢试件上采用高温云纹法初步模拟研究FM法锻造时的变形规律,并与常温下铅试件模拟结果进行了对比.在试验温度为1220℃时,得到了较清晰的云纹图象,这在国内属首次.在研究单砧变形的基础上,进一步研究了连砧拨长及翻转时的孔穴闭合和内部变形规律,得出了一些新的见解,并对现行工艺提出了一些合理化建议.     

宽砧强压锻造效果的常温模拟实验研究

本文运用密栅云纹法和孔穴临界闭合气动测定仪常温模拟研究轴类大型锻件宽砧强压锻造时的变形规律,得出单砧、连砧和翻转拔长时模拟孔穴临界闭合效果,以及应变分布特征,获得一些新的成果和新的认识。     

大型钢锭内部孔洞性缺陷锻合过程的数值模拟和实验研究

本文是作者一篇论文的详细摘要。作者对锻件内部孔洞消除机制作了实验研究,对锻造过程孔洞压合和应变分布用塑性有限元法进行数值模拟,并对锻造坯料内部应变分布作了试验量测。研究结果表明:大锻件内部孔洞的锻合过程由变形、压合、焊合三个阶段组成,孔洞只有在高温下才能焊合;孔洞闭合度λ与最大压应变ε_1呈线性关系,孔洞的几何因素和工具接触表面摩擦不改变这种规律,但可使应变向坯料心部集中,有利于闭合心部孔洞;用平砧拔长时,砧宽比应取0. 51以上,而用FM 法时,砧宽比应大于0. 4。作者建议制定大钢锭锻造工艺时,要注意:1) 尽量使最大压应变ε_1的方向同内部孔洞的短轴相一致;2) 拔长时应使用合理的砧宽比;3) 压合内部孔洞要在较高温度下进行。     

锻造过程中钢锭内部孔洞型缺陷闭合规律研究

对可能影响锻造过程中大型钢锭内部孔洞型缺陷闭合的各种因素进行了系统研究.结果表明,变形温度、应变速率、摩擦系数、试样尺寸和孔洞尺寸对锻造过程中孔洞的闭合基本没有影响,而试样高径比、孔洞位置和孔洞形状对孔洞的闭合有较大影响.其中试样高径比和孔洞位置通过影响孔洞周围的应变条件来影响孔洞闭合,是间接因素.孔洞所在位置的应变越大,孔洞越容易闭合.孔洞形状是影响孔洞闭合的直接因素,也是最本质的因素.为了描述这种现象,提出了孔洞高径比的概念.模拟结果显示,沿变形方向孔洞的高径比越大,孔洞越难闭合.基于以上研究和大钢锭的实际解剖结果,提出了全新的宽砧径向压实工艺(WRF法).该工艺可使应变集中于钢锭中心区域,并满足孔洞闭合所需的最佳高径比条件,因此,可高效愈合钢锭的中心缩孔、疏松.工业实验验证了该工艺的有效性和实用性.     

中心压实法锻造工艺的高温云纹法模拟研究

本文运用高温密栅云纹法试验模拟技术,结合常温密栅云纹法模拟技术和临界压合技术,系统地研究了中心压实法(JTS)锻造时锻件内部应力、应变分布及变化规律和锻合锻件内部孔洞性缺陷的作用、机理,给出了工艺参数的影响和合理选择范围.用铸态轧辊材料为试件,研究了该工艺对锻件内部组织和机械性能的影响.     

大钢锭锻造时内部孔洞性缺陷压合的试验研究

对含有内部孔洞钢试件进行的热锻模拟实验结果表明,封闭孔洞在高温下锻造时,在一定的应力应变条件下,经过变形一压合一扩散焊合后可以消除,孔洞焊合后的部位为新的晶界所取代,应力和应变状态对孔洞闭合有明显的影响. 对不同砧宽比的平砧拔长过程内部的应变分布进行了量测和有限元法计算,结果表明拔长时坯料内部的变形分布很不均匀,大应变区只占小部分,且随砧宽比和压下量的不同而移动和变化.当砧宽比W/H<0.51时,最大应变区不在坯料中心.     

砧宽对磨辊轴拔长时孔洞闭合的影响研究

孔洞是大型锻件生产时常见的缺陷,严重影响锻件的质量,需要通过在锻造过程中合理控制工艺参数进行消除.砧宽比是影响着孔洞闭合效果的一个重要参数.通过运用不同砧宽对磨辊轴拔长时孔洞闭合的研究,得出了合理的砧宽,为实际生产提供了理论参考.     

连铸大圆坯V形四砧径向锻造应力应变分析

为明确连铸大圆坯V形四砧径向锻造金属变形的特点,采用有限元分析软件Simufact模拟了四砧径向锻造过程,着重分析了锻件的变形渗透问题和心部轴向应力、平均应力的分布情况。四砧径向锻造锻件表层金属变形量较大,心部金属变形量较小,最小等效应变位于离端部一定距离的中心位置。锻造过程中,变形区心部的轴向应力为拉应力状态,心部轴向应力最大值随压下量的增加变化较小,在给定模拟条件下,锻件中心最大轴向拉应力为22 MPa。锻件在变形区的平均应力为负,变形区的应力状态为静水压力。锻件心部的静水压力明显小于表层,且随锻压压下量的增加,心部的静水压力增加,在给定模拟条件下,锻件中心最大静水压力为49 MPa。     

镦粗变形云纹解析和柱状孔洞临界闭合规律模拟研究

本文应用云纹法和孔洞临界闭合气动测定仪常温模拟研究单头带把和双头带把试件的镦粗变形,得出了试件子午面上不同部位和不同方位柱状孔的临界闭合曲线。研究了柱状孔分布的部位参数和方位参数对孔洞临界闭合压下率的影响。分析了柱状孔的闭合过程。试验得到了镦粗时子午面上的U场和V场云纹图,根据云纹图分析了镦粗时金属流动规律和应变应力分布特点。     

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。     

大型船用柴油机连杆晶粒细化锻造工艺

通过锻造工艺仿真分析的方法,以数值模拟来代替实物试验,解决了锻压过程中遇到的问题,降低了报废率,使锻件心部晶粒度达到设计要求,从而提高了连杆的疲劳寿命。采用锻造模拟软件Forge,对连杆锻造工艺进行数值模拟研究。采用平砧锻造,两火成形。通过对锻造比及始锻温度的调整,进行工艺优化研究。改进后的工艺为:第1火始锻温度为1100℃,A区锻造比约为1. 29,B、C、D区锻造比约为1. 38;第2火始锻温度为950℃,这与常规的两火始锻温度均在1200℃以上有着本质的区别,A区锻造比约为1. 35,B、C、D区锻造比约为1. 32。锻后冷却至室温,锻件室温心部晶粒度约为8级。最终,实现了连杆锻件心部晶粒度由4级细化到8级以上的设计目标,并用工艺试验进行了验证。     

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.     

FM 法锻造时变形规律的云纹法模拟研究

本文利用自制的“临界压下量气动测量仪”测得了 FM 法锻造时不同砧宽比下φ1、φ0.8mm 的人造孔“临界闭合曲线”,得到了较佳的砧宽比 W/H_0=0.6,用云纹法计算了 W/H_=0.3、0.5、0.6时应变分布情况,研究了翻转时人造孔的闭合情况,提出了一些新的见解,并对优化工艺提出了一些建议。     

高效愈合钢锭内部缺陷的锻造工艺设计

总结了宽砧径向压实工艺(WRF法),该工艺可使应变集中于钢锭中心区域,并满足孔洞闭合所需的最佳高径比条件,因此可高效愈合钢锭的中心缩孔、疏松.基于该方法,针对压机压力较小的情况,提出了单向大变形压实法.该方法通过两个道次的单方向变形将坯料锻造成扁方状,可以使用小压力实现较大钢锭内缺陷的有效愈合.基于界面焊合原理,针对管板类锻件探伤合格率较低的问题,提出了管板类锻件的锻间保温锻造法.利用该方法成功进行了含缺陷管板的修复实验.以上各锻造工艺均经过工业实验验证,证明其可以顺利愈合锻件内的孔洞型缺陷,提高锻件合格率.     

800MN模锻液压机主缸缸底锻件关键成形技术的研究

利用数值模拟的技术,研究了采用平面、球面、锥形砧型时,800 MN模锻液压机主缸缸底锻件镦粗过程中锻件内部的应变、静水应力以及心部孔洞尺寸的变化情况。通过对不同砧型时锻件内部等效应变、静水应力、孔洞闭合程度以及镦粗工艺力的考察,得到了球面砧优于另外两种砧型的结论。     

复合锻造的实验研究

此用塑性泥作模拟材料，进行了压扭复合锻造和不对称Ｖ型砧拔长的工艺实验。实验表明，压扭复合锻造的变形力伏为镦粗变形力的１／３－１／２。当Ｐ＇＝Ｐ／２，ψ＝４０．９°时，工艺效果很好，孔洞的闭合均匀，且不闭合率小。Ｖ型砧拔长时，当开口角为１１５°时，Ａ＝４５°，Ｂ＝７０°时的工艺效果最好。两种工艺均可实现小锻比、大变形，从而减小锻件的各向异性倾向。     

新型复合曲面型砧的锻造性能比较

以大型钢锭锻造过程为研究对象,通过理论建模和数值模拟,对大锻件变形的均匀性进行研究,将新型复合曲面型砧和传统V型砧的锻造结果进行比较,以求技出在用不同砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态.结果表明,复合曲面型砧在锻件组织性能优化上具有优势,其不但能使大型锻件心部得到很好的压实效果,有效地消除了钢锭内部出现的偏析、疏松及缩孔缺陷,而且大型锻件表面金属变形也能得到很好的控制,消除了锻造过程中的难变形区.     

控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的镦粗成形工艺研究

镦粗变形是大型饼类锻件的主要成形方式,夹杂性缺陷是其主要质量问题。镦粗变形使锻件心部的塑性夹杂有可能成为片状,这种片状夹杂在一定的力学条件下会产生微观乃至宏观裂纹。因此控制夹杂物的变形并防止产生夹杂裂纹是饼类锻件锻造工艺所要研究的主要内容。为此,本文分别研究了旋转进砧法、梅花布砧法、排砧法和圆弧砧法等四种镦粗工艺条件下,大型饼类锻件心部夹杂物的变形、金属变形及损伤因子的分布情况。分析结果认为旋转进砧法可以有效控制锻件内部的夹杂物形貌。     

V 型砧锻造时变形规律的云纹法模拟研究

本文用光电扫描云纹法对大型锻件的型砧拔长工艺进行了模拟研究。用新研制的气动装置测得了压合试件内部人工缺陷的“临界压下量曲线”和孔穴闭合规律;并用云纹法测得了 V 型砧拔长工艺锻坯内部应变分布规律。对孔穴闭合的内部原因作了分析,对最佳 V 型砧角度、砧宽比(W/D_0)、工厂现行工艺进行了探讨。     

不同型砧下方柱体倒棱工艺研究

利用有限元软件模拟了120°的V型砧和梯型砧的锻造倒棱过程,分析了在不同型砧上倒棱后锻坯塑性变形区的内应力、应变分布和变形规律。结果表明:与120°的V型砧相比,采用梯型砧倒棱提高了锻坯内部的压应力,使锻坯心部和内外表层金属均获得较大的均匀变形,避免了表面裂纹的产生,提高锻件的内部质量;它为正确制定倒棱工艺提供理论依据,对大型锻件的生产实践提供指导。