大型圓筒形鍛件高溫鍛造過程數(shù)值模擬.pdf

1、大鍛件是大型成套設(shè)備中的關(guān)鍵核心構(gòu)件，其尺寸大、質(zhì)量要求高、生產(chǎn)工藝過程復雜，成本高昂。大型圓筒形鍛件是大型鍛件中具有代表性的技術(shù)性密集產(chǎn)品，件大、體重、質(zhì)量要求高、冶金缺陷多、制造周期長、生產(chǎn)難度大。本文以核電用大型壓力容器筒體鍛件為研究對象，運用先進的有限元數(shù)值模擬技術(shù)，開展大型圓筒形鍛件高溫鍛造過程工藝數(shù)值模擬，找出影響大型鍛件質(zhì)量的主要因素，對于豐富和發(fā)展大型圓筒形鍛件的高溫鍛造工藝理論與技術(shù)，提高大型圓筒形鍛件鍛造工藝設(shè)計科學

2、化、自動化水平，確保大型圓筒形鍛件的質(zhì)量具有重要的意義。 芯軸擴孔工藝是大型圓筒形鍛件高溫鍛造的主要工序，決定著大型圓筒形鍛件的質(zhì)量。本文在鍛造新工藝理論與技術(shù)的指導下，結(jié)合熱塑性成形過程中傳熱理論，應用剛粘塑性有限元方法研究了芯軸擴孔工序，分析了不同單砧壓下量和芯軸轉(zhuǎn)動角度下圓筒形鍛件的應變、溫度、軸向位移和成形力等的分布狀態(tài)。芯軸擴孔的變形體內(nèi)主要是徑向變形，同時還存在小量的軸向變形。單砧壓下量主要決定圓筒形鍛件的變形大小和

3、鍛件內(nèi)的溫度分布，芯軸轉(zhuǎn)動角度則主要決定鍛件的尺寸形狀。本文的研究結(jié)果為正確制定芯軸擴孔工藝提供了理論依據(jù)，弄清了大型圓筒形鍛件高溫鍛造過程中內(nèi)部應力、溫度、成形力的分布情況以及金屬流動規(guī)律。 應用發(fā)展的鍛造工藝理論和技術(shù)，結(jié)合數(shù)值模擬研究結(jié)果，以系統(tǒng)的觀點重新認識和評價了現(xiàn)有大型圓筒形鍛件的芯軸擴孔鍛造工藝，建立了對鍛造過程中單砧壓下量和芯軸轉(zhuǎn)動角度之間相互關(guān)系的幾何模型，揭示了鍛件的變形規(guī)律。單砧壓下量越大，變形量就越大；鍛

4、件表面尺寸精度隨著芯軸轉(zhuǎn)動角度的增大先上升后下降，芯軸的轉(zhuǎn)動角度在30°- 40°間鍛造效果比較好，不宜大于50°；芯軸轉(zhuǎn)動角度系數(shù) 取0.3 - 0.4時，模擬結(jié)果顯示圓筒形鍛件的圓度滿足要求，壁厚均勻，尺寸精度較高；凹面砧比平面砧的鍛造質(zhì)量要高；鍛造終鍛溫度以鍛件表面與芯軸接觸區(qū)的最低溫度來確定；多道次鍛造時各道次間需要減小芯軸轉(zhuǎn)動角度以實現(xiàn)變形均勻過渡。 本文的模擬綜合應用了鍛造工藝理論和有限元數(shù)值模擬技術(shù)，使得模擬的結(jié)果