基于電場法的錐形法蘭環(huán)件軋制毛坯參數(shù)化設(shè)計與工藝研究.pdf

1、環(huán)件徑-軸雙向軋制工藝是通過徑向和軸向軋輥進(jìn)給，使得環(huán)件截面成形，直徑擴(kuò)大的無縫環(huán)件先進(jìn)制造工藝。徑-軸向環(huán)件軋制主要用于生產(chǎn)大型和超大型直徑環(huán)件。與大型環(huán)件的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝比，大型環(huán)件的徑軸向軋制工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、環(huán)件產(chǎn)品質(zhì)量精度高、節(jié)省材料和能量等特點，已經(jīng)在航天航空、機(jī)械、冶金、火車、化工、能源等許多工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　環(huán)件徑-軸向軋制工藝已經(jīng)出現(xiàn)近兩百年，但由于其過程的復(fù)雜性，國內(nèi)很多企業(yè)在環(huán)件軋制

2、工藝設(shè)計時仍然大量采用試錯方式，造成巨大的時間、人力和物力浪費。主要體現(xiàn)在：1）對于給定的環(huán)鍛件，環(huán)件毛坯設(shè)計無據(jù)可依，需要反復(fù)試制來確定毛坯形狀，開發(fā)周期長，效率低；2）環(huán)件軋制進(jìn)給設(shè)計不當(dāng)，軋制過程穩(wěn)定性差，廢品率高。尤其在異形截面環(huán)件軋制中，經(jīng)常出現(xiàn)環(huán)件截面充型不足，環(huán)件直徑過大，環(huán)件徑向翹曲、折疊等缺陷。
　　為解決環(huán)件徑-軸向軋制工藝毛坯設(shè)計和進(jìn)給設(shè)計問題，本文以一典型的錐形法蘭環(huán)為研究對象，開展了如下工作：
　　

3、①討論了基于電場法的材料預(yù)成形設(shè)計原理，首次將電場法應(yīng)用于錐形法蘭環(huán)毛坯定性設(shè)計，通過電場模擬中的等勢線，定性獲取了錐形法蘭環(huán)毛坯截面形狀。
　?、趯㈦妶龇ǐ@得的定性毛坯截面參數(shù)化，采用中心復(fù)合試驗設(shè)計和有限元數(shù)值分析方法，獲得了以截面填充率為目標(biāo)，以毛坯截面尺寸為變量的響應(yīng)面，確定了合理環(huán)件毛坯尺寸范圍。
　?、鄯治隽隋F形法蘭環(huán)的截面填充規(guī)律、截面填充不滿缺陷及原因，在響應(yīng)面的基礎(chǔ)上生成了環(huán)件毛坯截面填充缺陷分布圖。分析了

4、不同毛坯下軋制過程中軋制力和應(yīng)變的變化情況，認(rèn)為初始毛坯截面形狀對軋制力和應(yīng)變的變化規(guī)律沒有明顯的影響。
　　④探討了不同進(jìn)給速度對環(huán)件截面填充、軋制力、環(huán)件變形均勻性和溫度均勻性的影響，認(rèn)為大的進(jìn)給速度有利于環(huán)件截面充型、環(huán)件變形均勻性和溫度均勻性的提高，但最大軋制力也會相應(yīng)增加。
　?、荽_定了該錐形法蘭環(huán)的具體軋制工藝，包括毛坯尺寸和進(jìn)給曲線，完成了環(huán)件軋制生產(chǎn)試制，從最終環(huán)件截面形狀和微觀組織驗證了該軋制工藝設(shè)計的合理