大锻件热成形可控机制的研究

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1、(&&h年第h期$总第oh期*"!!!!!!!"!!试验研究!!"!!!!!!!"&(-./01234*56#陈慧琴张巧丽郭会光$太原重型机械学院%太原&’&&()*摘要本文采用热力模拟+微观模拟和计算机数值模拟相结合的模拟技术%根据变形条件+热力参数与成形精度和组织结构的相关性原理%以护环+曲轴大锻件为例%进行了热成形可控性的研究,关键词热成形控制护环曲轴-./.012345645714849:47;41<=5>49?01>.;41>=5>/@ABCDEFGFCHAICJKFILMFNELDEFJEICJOPQRSITRU2241V=5>7473.1.807.VW1=

2、52=W8.49941<=5>W1.2=/=4505V<=214/71X27X1.4573.245V=7=4549V.941<07=4505V73.1<4VY50<=2W010<.7.1/%347941<=5>W142.//245714849801>.941>=5>/%/X230/1.70=5=5>1=5>/05V2105VZ/3097/%=/=5[./7=>07.VY<.05/4924%6

3、457148%-.70=5=5>-=5>/%6105cd3097/^大型锻件一般都是机器中的关键零件%工作加工水平ghi’j,条件苛刻%受力情况复杂%要求具有良好的内部组塑性加工具有k成形l和k变性l两大特点%因织和较高的力学性能,因此%进行大锻件热成形可此热成形可控性的研究也包括两方面的内容%一控性的研究对于提高产品质量具有重要的意义,是为满足产品宏观形状和尺寸要求的k外控lm二锻件热成形是一个复杂的热力学过程%锻件是为满足产品内部质量要求的k内控l,本研究重内热力参数分布和微观组织结构随时间的演变十点探讨热成形微观组织和塑性流动的可控机制%分复杂%是一个非稳态过程,

4、传统热成形工艺属半即采用热力模拟+微观模拟和数值模拟相结合的经验型%可控性差%产品质量不稳定%很难满足使方法%通过控制热成形过程中的热力参数%如变形用质量要求,目前%随着计算机软硬件技术的飞速温度+变形程度+应力状态和冷却时间等%获得所发展和对塑性成形研究的深入%塑性加工过程的需的塑流矢量和再结晶过程%实现宏观和微观控数值模拟$;ef*取得了很大的进展,通过模拟%制的统一,本文中以大型护环和曲轴锻件为例%进不仅可以获得塑性加工过程中工件内的应力+应行了热成形微观组织和塑性流动控制的研究,变和温度等热力参数的分布%还能模拟工件内微n护环热成形微观组织的控制观组织的变化%并

5、以此预测成形缺陷和产品性能%预测工件最终形状+尺寸是否符合设计要求,从根护环是发电机上的大型锻件,粗晶+混晶是影本上改变了只凭经验进行设计中的不合理部分%响护环质量的主要因素,因此护环质量的控制主可以全方位预测和控制塑性加工过程%提高塑性要是其内部微观组织的控制,f5Z61系护环钢#本研究得到山西省教委研究经费的资助,(大型铸锻件属奥氏体粗晶钢!由于该钢没有同素异构转变!所1M2静态再结晶模型以热成形过程将决定锻件的最终组织"传统芯轴YZP?6&39:;#3<’*MO12%1(2扩孔操作复杂!工艺参数难以控制"而护环扩挤复Y<’(合成形新工艺#$%具有操作简单!变形均匀

6、!便于控变形后!通过静态恢复和静态再结晶产生的软化随时间以一定的速率发生!这一速率与前变制的优点"#()*%形条件和保持温度有关!软化曲线遵守QR/STB&’&热力参数与微观组织的相关性方程!式中Y为再结晶达到(<[时所需的时间!金属热成形过程中微观组织的演变取决于热<’(表示为力参数的大小和分布"在实际生产中现场测试热力参数对微观组织的影响是不现实的"而通过热3&=M’&==’=-&&O*8NY<’(6&’&OO*J&

7、8NY<’(6(’&MJ&8NK?6<’&(-K<81L23<’<<=-应变!因此很难利用动态再结晶细化晶粒"即使获8^8NK?6(=’(OI得了动态再结晶组织!晶粒大小仍不很均匀!且其再结晶一旦完成!进一步的晶粒长大是时间形状不规则!晶界凹凸不平!呈锯齿状"因此!细匀和温度的函数!即化晶粒必须借助于热成形后高温状态下的