核電用大型餅類鍛件鍛造過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、管板、封頭和端蓋等核電用大型餅類鍛件是核反應堆和蒸汽發(fā)生器的重要部件，工作環(huán)境惡劣，其鍛造質(zhì)量直接關(guān)系到核電站的運行安全。本文根據(jù)大型餅類鍛件的鍛造技術(shù)要點制定預鐓粗和終鍛成形的工藝方案，并基于DEFORM-3D仿真分析軟件建立有限元模型對其鍛造過程進行數(shù)值模擬。分別從鍛件內(nèi)部應力場、應變場的分布和變化規(guī)律等方面研究了不同工藝參數(shù)下的寬平砧預鐓粗工藝、錐臺砧預鐓粗工藝和終鍛成形工藝對鍛件質(zhì)量的影響規(guī)律，以獲得合理的工藝方案和工藝參數(shù)，指

2、導實際鍛造過程。
　　研究了寬平砧預鐓粗時，不同初始高徑比坯料的應力場和應變場的分布規(guī)律;結(jié)果表明，端面附近存在較大的難變形區(qū)，且比例隨著壓下率線性增大;心部區(qū)域的應變增大較快，導致心部在高度方向上應變均勻性的急劇下降，從而產(chǎn)生層狀剪切裂紋;從坯料心部獲得三向壓應力狀態(tài)、控制側(cè)表面的切向拉應力和避免心部出現(xiàn)層狀裂紋的應變條件出發(fā)，不同初始高徑比坯料的壓下率應嚴格控制在一定范圍內(nèi)。
　　針對寬平砧鐓粗時應變不均的問題，將預鐓粗

3、工序分為錐臺砧鐓粗和平砧端面整平兩個階段，分別研究了錐臺砧錐角和壓下率對鐓粗過程的影響，平砧旋轉(zhuǎn)鍛造方式和下砧砧形對端面整平過程的影響;結(jié)果表明，錐臺砧能夠有效促使端面難變形區(qū)變形，并增大心部大變形區(qū)范圍，提高鍛件的應變均勻程度，同時降低側(cè)表面的切向拉應力和鍛造設(shè)備載荷;綜合分析應變均勻程度、剪切裂紋的產(chǎn)生、坯料表面的切向拉應力以及心部的應力狀態(tài)，對于初始高徑比為2.0的坯料，最大壓下率取60％，錐臺砧錐角取14°～15°較為有利;在端

4、面整平過程中，采用外緣旋轉(zhuǎn)鍛造法，鍛打上端面時上砧使用窄平砧，下砧使用錐臺砧，可使心部獲得較好的三向壓應力狀態(tài)，且應變較為均勻。
　　對終鍛成形工序進行了模擬分析，分別研究了4種排砧工藝方案和2種旋轉(zhuǎn)鍛造工藝方案對鍛件內(nèi)部應力應變狀態(tài)的影響;結(jié)果表明，對稱排砧工藝能夠在壓中部區(qū)域時獲得相對較大的靜水壓應力，有利于鍛合心部缺陷，同時相鄰道次錯砧能夠消除內(nèi)部應變的不均勻性，較大提高鍛件的變形均勻程度，有效降低產(chǎn)生剪切裂紋的可能性;對相