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備中的關鍵核心構件，其尺寸大、質量要求高、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性密集產(chǎn)品，件大、體重、質量要求高、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，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，提高大型圓筒形鍛件鍛造工藝設計科學

2、化、自動化水平，確保大型圓筒形鍛件的質量具有重要的意義。 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量。本文在鍛造新工藝理論與技術的指導下，結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，芯軸轉動角度則主要決定鍛件的尺寸形狀。本文的研究結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，結合數(shù)值模擬研究結果，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動角度之間相互關系的幾何模型，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動角度的增大先上升后下降，芯軸的轉動角度在30°- 40°間鍛造效果比較好，不宜大于50°；芯軸轉動角度系數(shù) 取0.3 - 0.4時，模擬結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，使得模擬的結果