大型饼类锻件锻造新工艺分析及数值模拟

在分析传统大型饼类锻件锻造工艺特点的基础上,针对现代工业对大型饼类锻件的性能要求及目前大型饼类锻件锻造的最佳工艺,分析锥形板镦粗、局部压平的工艺方法.通过ABAQUS软件模拟传统锻造工艺与新锻造工艺中大型饼类锻件中应力变化,得出新工艺的合理性与优点,为进一步研究和提高大型饼类锻件的产品质量提供一定的理论依据.     

大型饼形锻件成形工艺研究

采用“镦粗”和“镦粗＋旋转压下”两种工艺方案完成了大型饼形锻件成形过程的数值模拟。模拟结果显示在镦粗工序后,采用双面旋转压下方式完成最终饼形锻件成形可以增加锻件上、下端面附近的变形量,缩小刚性变形区范围,有利于锻件内部晶粒细化,从而提高饼形锻件调质后的性能。     

SDP1塑料模具钢锻造过程组织演变的数值模拟

为改善SDP1塑料模具钢锻造过程中的粗晶问题，利用Deform软件建立了SDP1塑料模具钢锻造过程中的组织演变模型，通过有限元模拟以及元胞自动机的方法研究了不同工艺参数以及两镦两拔工艺对锻造过程中组织演变的影响。结果表明：锻造温度为1100℃时，锻件内部晶粒细小均匀，动态再结晶和晶粒长大的影响达到平衡，平均晶粒尺寸保持在40～50μm;随着压下量和压下速度的增加，晶粒细化显著，但过大易使锻件损坏；送给量为50%～60%时拔长效果最佳，满足拔长效率和晶粒尺寸的要求；经过两镦两拔处理后，锻件整体的平均晶粒尺寸为5～20μm,说明两镦两拔工艺能够有效地细化晶粒尺寸。所得结果对于SDP1塑料模具钢的实际生产具有一定的指导意义。     

遗传算法在锻造过程微观组织优化中的应用

采用刚塑性有限元和优化算法--遗传算法相结合的方法,对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化.以锻件微观组织分布均匀化与细小化为目标,通过对锻造过程中工艺参数模具压下速度进行优化,获得了在实际锻造生产中较为可行的模具压下速度参数,从而,有利于提高最终锻件的力学性能,并对工艺参数以及模具材料的选取提供有效的帮助.     

基于Deform的金属锻造过程的晶粒度分析研究

晶粒细化是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法.本文利用Deform软件对船用大型长轴类锻件的锻造过程进行数值模拟,改变锻打方法,分析晶粒细化的变化趋势.模拟结果表明:随着接砧量的增加,晶粒尺寸变小;随着压下率的增大,晶粒尺寸先减小后增大,当压下率为12.5％时,晶粒尺寸趋于最小.因此,通过改进锻打工艺可以有效促进大型锻件的晶粒细化,提高锻件质量.     

核电大型管板锻件两种压实工艺的数值模拟与研究

中心凸台压实工艺和锥形板镦粗工艺是常用的两种大型饼类锻件镦粗方式.利用Forge锻造模拟软件模拟了两种工艺镦粗的核电管板锻件.结果表明:采用中心凸台压实工艺的坯料心部在镦粗过程中一直存在三向压应力,且心部产生了变形,但上下端面仍存在难变形区;采用锥形板镦粗工艺的坯料心部在镦粗过程中一直存在两向拉应力,虽迫使与锥板接触部位的坯料产生了变形,消除了难变形区,但心部并没有产生有效变形.     

基于Deform的金属锻造过程的晶粒度分析研究

晶粒细化是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法。本文利用Deform软件对船用大型长轴类锻件的锻造过程进行数值模拟,改变锻打方法,分析晶粒细化的变化趋势。模拟结果表明:随着接砧量的增加,晶粒尺寸变小;随着压下率的增大,晶粒尺寸先减小后增大,当压下率为12.5%时,晶粒尺寸趋于最小。因此,通过改进锻打工艺可以有效促进大型锻件的晶粒细化,提高锻件质量。     

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。     

锻造成形微观组织优化建模及应用

以锻件晶粒度分布的均匀性与细小化为目标,建立了锻造变形过程的微观组织演变模型,并给出了优化目标函数表达式。采用刚塑性有限元和遗传优化算法相结合,开发了微观组织模拟与优化软件,并对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化。优化结果表明,影响变形均匀性的摩擦因素显著影响成形后的微观组织晶粒度的分布均匀性和细小化,同时对其它工艺因素的优化也能一定程度地实现对最终锻件组织均匀和细小化的控制。研究结果表明,在有限元数值模拟基础上建立微观遗传优化算法,能够对锻造等金属体积成形过程中的工艺参数与材料状态参数等实施优化,以达到通过控制成形工艺因素来优化微观组织,而实现提高产品性能的目的。     

压力机高速轴镦粗过程组织转变的数值模拟

通过有限元方法模拟了压力机高速轴毛坯的镦粗过程,得到了镦粗过程的变形规律,模拟过程符合理论分析的结果;进而模拟了镦粗过程中微观组织的变化,得到了晶粒生长规律和位错密度变化情况,从微观上揭示了锻造过程的成形规律.