大型支承輥鍛件的微觀組織模擬.pdf

1、大鍛件作為關鍵件、基礎件已廣泛應用于裝備制造的各個方面。大鍛件生產是重型機械制造業(yè)的重要組成部分，其生產的品種、重量等級、數量及生產裝備等方面的水平，是標志一個國家經濟實力和工業(yè)發(fā)展水平的重要方面。大鍛件的應用領域決定其在復雜的服役條件下工作，要求鍛件有較好的內在質量與使用性能。因此，大鍛件的生產與科研要求向科學化、現代化方向發(fā)展。
　　有限元數值模擬技術不僅用于鍛件成形過程中內部力學性能的預測和控制，而且對鍛件內部微觀組織變化過

2、程的研究也逐步深化，通過預測鍛件鍛造過程中微觀組織演變過程，以控制其生產工藝條件及材料的熱力學成形工藝參數，實現對成形過程中微觀組織演變的控制，最終得到理想的具有良好綜合機械性能的鍛件組織。數值模擬仿真技術在鍛造領域的應用，不僅大大降低了生產成本，且實現了鍛造成形由傳統(tǒng)的定性向定量化研究、由經驗設計向科學設計的轉變。
　　本文首先通過 Gleeble-1500D熱模擬壓縮物理實驗，研究支承輥材料45Cr4NiMoV鋼熱壓縮變形過程

3、中應力應變變化關系，利用實驗結果建立材料應力應變曲線模型；分析熱壓縮變形過程中材料峰值應力與應變率、溫度的關系，結果表明：峰值應力隨著變形溫度的升高而下降，且相同溫度下應變率越大，峰值應力也越大，其變化規(guī)律與材料高溫變形過程中微觀組織演化密切相關；并根據熱壓縮過程中不同溫度、不同應變率下峰值應變值的變化，確定了材料臨界應變模型。
　　在物理實驗獲得材料模型基礎上，運用 Deform-3D有限元分析軟件模擬支承輥鐓粗、拔長工藝，并分

4、析不同砧寬下鍛件表面溫度分布及心部等效應力、等效應變狀態(tài)，得到了較合理的支承輥鐓拔工藝方案。
　　利用支承輥材料熱壓縮實驗數據及材料臨界應變模型，建立了二維元胞自動機動態(tài)再結晶模型；通過 Deform-3D中 Microstructure模塊對支承輥鐓拔變形過程中動態(tài)再結晶進行模擬分析，總結出溫度、應變、位錯密度等因素與材料動態(tài)再結晶之間的關系為：應變量的增加引起位錯密度的增大，從而為動態(tài)再結晶新晶核的形成提供動力；形核過程中，部