中小型筒形類環(huán)鍛件制坯工藝優(yōu)化及塌邊演變機理研究.pdf

1、與其他筒形類環(huán)鍛件相比，中小型筒形類環(huán)鍛件的軋制工藝具有輾擴比小、輾擴時間短等特點。與此同時，這一類環(huán)鍛件在制坯過程中產(chǎn)生的鼓形在短時間的熱輾擴中難以消除，最終會導致成形后的環(huán)件上、下端面的外徑邊緣處易出現(xiàn)塌邊(ESD)的現(xiàn)象。塌邊迫使環(huán)鍛件在加工過程中要相應的增加工藝余量，如此一來，不但降低了環(huán)鍛件成形的精度，同時增加了生產(chǎn)成本。當塌邊超出一定范圍時，還會導致環(huán)鍛件因尺寸不合格而產(chǎn)生報廢的現(xiàn)象。
　　目前針對中小型筒形類環(huán)鍛件塌

2、邊缺陷研究較少，關于塌邊形成機理和影響因素并不明確，無法提出有效的工藝控制方法，因此迫切需要開展塌邊問題的基礎性研究，為避免塌邊缺陷提供科學依據(jù)。本文以中小型筒形類環(huán)鍛件成形過程為研究對象，首先從制坯工藝出發(fā)，應用DEFORM-2D有限元軟件模擬對比分析了圓柱坯料平板鐓粗和錐形板鐓粗的工藝過程，得出錐形板鐓粗工藝可改善坯料變形的均勻性，減小坯料鼓形。在此基礎上，以坯料變形的均勻性為目標，對錐形板鐓粗工藝中錐形板錐角進行了研究，得出各種工

3、藝條件下的最優(yōu)錐角及各工藝因素對最優(yōu)錐角的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當錐形板鐓粗工藝因素發(fā)生變化時，可通過改變錐形板的錐角來對其進行補償，同樣可使坯料的變形均勻性達到最好。其次，在環(huán)件軋制基本理論的基礎上，利用Ring Rolling模塊對中小型筒形類環(huán)鍛件的軋制過程進行模擬，探討了環(huán)坯鼓形角度、驅(qū)動輥與芯輥半徑比、每轉(zhuǎn)進給量、環(huán)坯初始溫度、摩擦因子、軋制線速度等因素對塌邊演變過程的影響，在此基礎上，選取環(huán)坯鼓形角度、驅(qū)動輥與芯輥半徑比、每轉(zhuǎn)

4、進給量及環(huán)坯初始溫度四個因素進行正交試驗，得出影響塌邊演變的因素效應大小:環(huán)坯鼓形角度＞驅(qū)動輥與芯輥半徑比＞環(huán)坯每轉(zhuǎn)進給量＞環(huán)坯初始溫度。最后，根據(jù)鼓形環(huán)坯變形特點，提出了一種快速預測塌邊演變過程的幾何算法，并用實際生產(chǎn)對該方法的正確性進行了驗證。
　　本文在有限元數(shù)值模擬仿真的基礎上，結(jié)合錐形板鐓粗工藝與環(huán)件軋制的基礎理論，研究了中小型筒形環(huán)鍛件軋制過程中塌邊的演變機理以及各因素對于塌邊的影響規(guī)律，研究結(jié)果對提高中小型筒形類環(huán)鍛