環(huán)件軋制成形工藝的有限元模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國電力、冶金、能源等行業(yè)的迅速發(fā)展，對大型無縫環(huán)件的需求不斷增多，采用自由鍛工藝生產(chǎn)大型環(huán)件效率低、時間長、成本高。而用輾環(huán)機(jī)生產(chǎn)環(huán)件具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此以環(huán)軋工藝生產(chǎn)環(huán)形件已逐漸成為主要發(fā)展方向。
　　 環(huán)件軋制過程中受力復(fù)雜，涉及到直線進(jìn)給運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)軋制運(yùn)動、導(dǎo)向運(yùn)動以及環(huán)件本身的轉(zhuǎn)動和直徑擴(kuò)大運(yùn)動，而且各參數(shù)在軋制過程中是不斷變化的，坯料的形狀選擇以及工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是環(huán)件軋制工藝研究的熱點(diǎn)。軋環(huán)機(jī)最大鍛透厚度是該設(shè)

2、備的重要工藝參數(shù)，但其值的確定仍基于平砧下無摩擦有限高度塊料拔長的滑移線解，這與環(huán)件軋制的實(shí)際情況有一定誤差。
　　 為了研究環(huán)件軋制時壓下量和鍛透之間的關(guān)系，本文建立了環(huán)件軋制三維實(shí)體模型，運(yùn)用剛塑性有限元軟件DEFORM-3D，用塑性泥為模擬材料對環(huán)件軋制的鍛透情況進(jìn)行模擬，獲得了不同壓下量下的應(yīng)變場和載荷行程曲線。在DNS200電子萬能試驗(yàn)機(jī)上作塑性泥環(huán)坯壓下實(shí)驗(yàn)，獲得了不同壓下量時小孔應(yīng)變量和與載荷行程曲線。有限元模擬和

3、實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果吻合良好。本文提出的壓下量與鍛透之間的關(guān)系為實(shí)際生產(chǎn)制定工藝奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)獲得的行程載荷曲線可以為實(shí)際生產(chǎn)選擇設(shè)備提供指導(dǎo)。模擬獲得了軋制相對壓下量和環(huán)件鍛透之間的關(guān)系，環(huán)件塑性變形區(qū)從與芯輥接觸處開始逐漸向中心擴(kuò)展，直到和驅(qū)動輥一側(cè)的塑性變形區(qū)相交，如果把塑性等效應(yīng)變0.5[％]作為鍛透標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)件相對壓下量1.4[％]可作為環(huán)件鍛透的判斷依據(jù)，這一結(jié)論可為實(shí)際生產(chǎn)作參考。
　　 針對環(huán)件中異型截面之一的內(nèi)錐環(huán)件