基于鑄態(tài)材料的大型環(huán)件軋制宏微觀變形行為與控制研究.pdf

1、直徑超過1米的大型環(huán)件已廣泛用于各個工業(yè)領(lǐng)域，如:風塔法蘭、大型風電機組軸承、石油化工壓力容器、建筑工程用燃汽輪機組等。傳統(tǒng)的大型環(huán)件成形工藝發(fā)展已經(jīng)較為成熟，一般采用鍛軋復合成形。不過，由長期的實際生產(chǎn)經(jīng)驗得知，該工藝中，由于制坯流程繁瑣冗長，制約了生產(chǎn)效率的提高;同時，由于冒口以及連皮的產(chǎn)生，限制了材料利用率的進一步增加。針對這些不足，我國總結(jié)了現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合已有的生產(chǎn)技術(shù)，提出了大型環(huán)件鑄輾成形的新工藝。但是，目前對該種新工

2、藝的研究幾乎沒有，使得相應的理論指導十分匱乏，從而嚴重制約了該工藝的應用與發(fā)展。
　　 本文通過不同道次的熱壓縮與金相觀察實驗，獲得了鑄態(tài)42CrMo鋼的高溫流動應力模型、奧氏體晶粒演化、動態(tài)再結(jié)晶以及靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)學模型。并將它們輸入到有限元軟件Simufact10.0中，建立了精確的材料模型。然后根據(jù)環(huán)件徑軸向軋制的實際工作原理，在該平臺中分別建立了基于鑄態(tài)42CrMo鋼的大型環(huán)件鍛軋成形工藝和鑄輾成形工藝的三維熱力耦合有限

3、元模型。并通過實驗與仿真計算結(jié)果的對比，驗證了所建模型對環(huán)件成形過程中的宏觀變形行為以及微觀組織演化，都能進行可靠有效的模擬。
　　 此外，根據(jù)前人的研究成果，針對大型環(huán)件軋制的中后期，環(huán)件轉(zhuǎn)動慣量迅速增大所引起的環(huán)件穩(wěn)定性變差，易出現(xiàn)嚴重偏心或者爬輥的現(xiàn)象，本文提出了一種新的軋輥進給規(guī)范。并將該規(guī)范應用于建立的有限元模型中，通過模擬計算，揭示了大型環(huán)件在鍛軋成形工藝和鑄輾成形工藝中應變、溫度、晶粒尺寸與動態(tài)再結(jié)晶等的分布與演變