基于有限元技術(shù)的變形方式對(duì)鍛件微觀組織影響的研究.pdf

1、隨著鍛造行業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)鍛件質(zhì)量的要求也不斷提高,除了確保鍛仵形狀和尺寸精度達(dá)到要求之外,更加注重產(chǎn)品綜合性能的提高。而產(chǎn)品的綜合性能很大程度上是由鍛件微觀組織決定的,尤其是對(duì)重要結(jié)構(gòu)件、大型鍛件等的微觀組織要求更高。鍛件微觀組織結(jié)構(gòu)與變形方式、變形工藝參數(shù)均有著密不可分的關(guān)系,為得到優(yōu)質(zhì)的鍛件,研究各種變形方式對(duì)金屬內(nèi)部微觀組織演變的影響規(guī)律具有重要現(xiàn)實(shí)意義。應(yīng)用有限元數(shù)值模擬技術(shù),不僅可以預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)行為以及各熱力學(xué)參數(shù)的分布狀況

2、,而且可用于模擬研究熱成形過程中微觀組織的演變規(guī)律。本文將剛粘塑性有限元法和微觀組織本構(gòu)模型相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了鍛件熱成形過程的宏微觀模擬,通過一組鐓粗實(shí)驗(yàn)證明了采用該方法預(yù)測(cè)鍛件微觀組織的可靠性,并將其應(yīng)用于研究鍛造和擠壓成形過程中微觀組織的演變規(guī)律。具體工作如下:
　　 (1)熱成形過程的主要變形機(jī)制為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,將42CrMo鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶微觀組織模型與剛粘塑性有限元法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了熱鍛成形過程的宏微觀熱力耦合模擬。利用該方法對(duì)坯料熱

3、鐓粗不同變形程度時(shí)心部某區(qū)域范圍的晶粒尺寸進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中鍛件晶粒尺寸變化及分布結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,模擬值與實(shí)測(cè)值相吻合,應(yīng)用該方法可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鍛件微觀組織。
　　 (2)以汽車轉(zhuǎn)向直臂為例,對(duì)其熱鍛成形過程進(jìn)行變形——傳熱——微觀組織演變?nèi)呦嗷ヱ詈系挠邢拊M,獲得了鍛件在鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲以及終鍛成形各個(gè)工步下微觀組織演變的分布規(guī)律。對(duì)比分析模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,兩者在直臂中段以及橫梁部位截面上微觀組織分布基本一致,實(shí)驗(yàn)

4、中鍛件直臂中部的晶粒度達(dá)到6.5級(jí),采用該工藝得到的鍛件具有較好的微觀組織,鍛件具有較高的綜合機(jī)械性能。
　　 (3)以半軸套管為例,對(duì)其熱擠壓成形過程進(jìn)行變形——傳熱——微觀組織演變相耦合的有限元模擬,研究了不同擠壓工步對(duì)鍛件微觀組織的影響。隨后以半軸套管二次擠壓過程為例,研究了不同變形工藝參數(shù)對(duì)微觀組織分布的影響。結(jié)果表明:變形程度和變形速度是影響鍛件微觀組織的重要因素,摩擦系數(shù)和模具溫度對(duì)鍛件微觀組織的影響則較小。設(shè)置合理