GH4169合金環(huán)件精密輾軋過程中的運動學與力學分析.pdf

1、由于環(huán)件輾軋技術在綜合技術經(jīng)濟效益方面具有突出的優(yōu)勢，使得輾軋環(huán)件成為了航空、航天領域中高性能環(huán)形零件毛坯的主要來源。迄今，環(huán)件輾軋技術已發(fā)展成為軋制技術、零件制造技術、自動控制技術和材料科學相互交叉的一種先進制造技術，是制造高性能精密環(huán)件的首選工藝。 GH4169合金是一種綜合性能優(yōu)異的高溫合金，GH4169合金在常用的高溫合金中具有較高抗拉和屈服強度。此外，GH4169合金還具有優(yōu)秀的抗腐蝕性、抗氧化性、耐輻射性能，滿意的成

2、形性能以及良好的塑性和長期的組織穩(wěn)定性，使GH4169合金成為650℃以下使用的高溫合金中綜合性能最好的合金。 本文針對環(huán)件精密軋制尤其是徑軸雙向復合軋制技術中的關鍵問題，對雙向復合軋制過程中環(huán)件的運動學規(guī)律和軋制力學關系進行了系統(tǒng)的理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究工作。 (1)環(huán)件運動學規(guī)律方面，重點針對軋制過程中的接觸弧長、雙向變形量分配關系、瞬時直徑、軋制時間、錐輥轉速等關鍵參數(shù)進行了理論上分析。提出了關鍵運動學參數(shù)的

3、新的計算方法，并對所提出的計算方法和公式進行了試驗驗證。 (2)軋制力學關系方面，主要針對徑向、軸向軋制力、力矩，及其對環(huán)件軋制過程的影響進行了理論推導和試驗驗證，同時采用試驗方法研究了環(huán)坯尺寸和芯輥尺寸對徑向軋制力的影響。 (3)對于徑軸雙向復合軋制引入了軋制曲線的概念，并對GH4169合金矩形環(huán)件雙向軋制過程中軋制曲線的設計方法及其對環(huán)件內(nèi)熱力參數(shù)的影響進行了理論分析和試驗研究。提出一種特殊軋制曲線以提高環(huán)件截面內(nèi)熱

4、力參數(shù)分布的均勻性。 (4)開展了GH4169合金矩形環(huán)件軋制過程的有限元數(shù)值模擬。定量揭示了軋制力和環(huán)件內(nèi)等效應變、等效應變速率、溫度的分布規(guī)律，并與試驗結果進行了對比分析，結合試驗環(huán)件的金相分析明確了角部溫升的原因。 本文采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結合的方法系統(tǒng)研究了環(huán)件徑軸雙向復合軋制過程中關鍵參數(shù)的變化規(guī)律。所提出的計算方法、公式和相關結論可以為完善環(huán)件精密軋制理論體系、優(yōu)化工藝設計和過程控制技術奠定基礎