控制模式设定对大型锻件镦粗模拟的影响.pdf

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1、No．6《大型铸锻件》November2011HEAVYCASTINGANDF0RGING控制模式设定对大型锻件镦粗模拟的影响刘建红许诺杨晓禹刘颖(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)摘要：分别设定上砧受恒定速度以及恒定力控制的几种不同控制模式，针对200t以上级别的大型钢锭的水压机镦粗工艺进行了计算机模拟。对模拟结果和真实的工业镦粗过程进行了对比，并对模拟的合理性进行了分析。结果表明，采用恒定力控制模拟镦粗过程是一个比较好的选择。关键词：大锻件；镦粗；数值模拟中图分类号：0242．1，TG316．11文献标识码：BEffects

2、ofControlledModeSettingsonSimulationofUpsettingProcessforLargeForgingsLiuJianhong，XuNuo，YangXiaoyu，LiuYingAbstract：Upsettingprocessofcastingotwhichwas200moretonesweightedwassimulatedinthisarticleunderdifferentconditionswiththetopdiecontrolledbyconstantvelocityandconstantfor

3、ce．Theresultsofthesimulationwerecomparedwiththeactualupsettingprocess，andthereasonabilityofthesimulationofwasanalyzed．Theresultsshowsthattheupsettingsimulationwithconstantforceisbetterthanwithconstantvelocity．Keywords：largeforgings；upsetting；mathematicalsimulation采用有限单元法(FE

4、M)对大锻件的热加工1模拟条件设定过程进行仿真模拟是一种比较经济的研究锻造工艺的方法。然而，对大锻件的有限元模拟并200t以上级别的大型钢锭的几何尺寸参见不像其在汽车工业中那样成熟。事实上，对图1。由于考虑的是镦粗工艺，这里认为压钳口工模具受力、工艺持续时间以及最终的锻件形状的艺已经完成，而钢锭的冒口已经被压成约1700预测都常会和工业现场经验存在明显偏离。其原mm长的钳口。上砧和下砧的几何尺寸亦参照图因和材料模型描述不准确以及边界条件比较复杂1。上砧和下砧沿钢锭中轴线方向相距约3400有关，但是对于从事大型锻件锻造工作的普通工mm，上砧行程

5、预设为1400mm。程师而言，亟需一种结果相对合理的且便于实现钢锭的材料模型选择通常用于大型支承辊制造的普通含3％Cr的合金钢。对其在的模拟方法。大型锻件的热加工通常开始于钢锭的镦粗。Gleeble3500热一机械模拟实验机上采用压缩试验获取的实验数据采用文献[6，7]所描述的适合于在镦粗过程中，钢锭在上下砧之间受到挤压，使得描述高温金属变形的等效应力．等效应变速率关钢锭心部的疏松组织得以改善，同时，经过镦粗所系进行了拟合整理，从而获得了材料的本构关系，得到的锻件外形便于后期拔长工序获取足够的锻见方程(1)。该方程适用于750～1250~C之

6、间的比。材料变形。本文采用热模拟实验拟合出材料本构关系，利用热场和结构场耦合计算的方式，分析了200t=A[sinh(otor)]exp[一AH／(RTab)]1250~(2≥b一273．15≥750℃(1)以上级别的钢锭在上砧受恒定速度(V=20mm／其中A=1．4×10，O／=0．025，应力指数=S，=10mm／s，=5mm／s)以及恒定力(F=1203．5，激活能△日=330000J，气体常数R=8．31，MN)控制模式下的模拟结果。对上砧控制模式对为等效应变速率，为等效应力，为绝对温模拟结果合理性的影响进行了研究，并对如何选度。择控

7、制模式以获取合理的模拟结果进行了归纳。钢锭被划分为20000个四面体网格单元，空收稿日期：2011—04—14气的温度设定为20~C并保持恒定。有限元计算作者简介：刘建红(1983一)，男，助理工程师，硕士，从事大型铸锻设定为采用热．结构耦合方式分析，并考虑了包括件工艺及数值模拟方面的研究。4《大型铸锻件》No．6HEAVYCAsTINGANDF0RGINGNovember2011恒速度控制模拟的应力分布(V-2Omm／s)A．18OMPa鞋一158MPaC135MPaD-113MPa莹E90．0MPa-RF-．67．5MPaG-45MPa攥

8、H-22．5MPa10MPa0500100015O02000距中心的距离／加m恒力控制模拟的应力分布A．12．OMPaB10．5MPa一4C-900MPaD-750