大型錐形筒體軋制成形和輥系優(yōu)化仿真研究.pdf

1、大型錐形筒形件是大型鍛件中主要種類之一，其特點(diǎn)是大直徑、大壁厚，因其體積的特殊性其用途主要應(yīng)用于具有高溫、耐腐蝕、耐壓的環(huán)境，如應(yīng)用于石化、核電、航天等領(lǐng)域。我國(guó)提出了要高度重視發(fā)展基礎(chǔ)零件，高度重視發(fā)展基礎(chǔ)材料的要求，大型錐形筒體正是核電、航天、化工領(lǐng)域的基礎(chǔ)零件，隨著這些行業(yè)的飛速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，大型錐型筒形件的需求量越來(lái)大。大型錐形筒體因其特殊的工作環(huán)境、特殊的尺寸、形狀及其在應(yīng)用領(lǐng)域的核心地位，造成其質(zhì)量要求非常之高。如此對(duì)相應(yīng)

2、的制造工藝及制造水平也提出了嚴(yán)苛的要求。因此，如何高效、高質(zhì)量地制造生產(chǎn)大型錐形筒體成為提高我國(guó)重大技術(shù)裝備的關(guān)鍵問(wèn)題。軋制成形是一種高效的成形方法，相較鍛造成型具有加工時(shí)間短、材料浪費(fèi)低、綜合力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)于大型錐形筒體的軋制工藝國(guó)內(nèi)外并未見(jiàn)到公開(kāi)報(bào)道相關(guān)研究。因此，本文對(duì)大型錐形筒體的筒體材料進(jìn)行研究，然后對(duì)軋機(jī)輥系的布置及最優(yōu)輥系進(jìn)行確定，優(yōu)化了軋輥轉(zhuǎn)速等參數(shù)，使用差溫軋制工藝進(jìn)一步改善筒體成型性能，以此進(jìn)行大型錐形筒體的

3、軋制仿真研究。
　　首先，在Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)上通過(guò)高溫壓縮試驗(yàn)研究了20MND5鋼在應(yīng)變速率為0.001～10s-1、變形溫度為950～1150℃的熱變形行為及組織轉(zhuǎn)變，研究了變形工藝對(duì)20MND5鋼的熱變形流動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，建立了熱變形本構(gòu)方程。綜合考慮應(yīng)變速率和變形溫度對(duì)材料組織性能的影響，建立了基于本構(gòu)方程的20MND5鋼的熱加工圖，并確定了該鋼的熱變形流變失穩(wěn)區(qū)及熱變形過(guò)程的最佳工藝參數(shù)。分析討論了不

4、同區(qū)域的20MND5鋼的高溫變形特征，確定了20MND5鋼在低溫、中溫及高溫變形時(shí)，宜控制的應(yīng)變速率及其應(yīng)變量。
　　其次，提出大型錐形筒體在錐形輥輥系下，通過(guò)豎直放置軋輥及大型錐形筒體，進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，確定最優(yōu)軋輥尺寸。基于SOLIDWORKS建模軟件，建立了大型錐形筒體軋制三維模型，通過(guò)DEFORM有限元軟件進(jìn)行了20MND5鋼大型錐形筒體軋制過(guò)程模擬，進(jìn)而闡明了20MND5鋼大型錐形筒體不同錐輥尺寸下，軋制過(guò)程中應(yīng)變場(chǎng)及