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

1、與其他筒形類(lèi)環(huán)鍛件相比，中小型筒形類(lèi)環(huán)鍛件的軋制工藝具有輾擴(kuò)比小、輾擴(kuò)時(shí)間短等特點(diǎn)。與此同時(shí)，這一類(lèi)環(huán)鍛件在制坯過(guò)程中產(chǎn)生的鼓形在短時(shí)間的熱輾擴(kuò)中難以消除，最終會(huì)導(dǎo)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(guò)程中要相應(yīng)的增加工藝余量，如此一來(lái)，不但降低了環(huán)鍛件成形的精度，同時(shí)增加了生產(chǎn)成本。當(dāng)塌邊超出一定范圍時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)鍛件因尺寸不合格而產(chǎn)生報(bào)廢的現(xiàn)象。
　　目前針對(duì)中小型筒形類(lèi)環(huán)鍛件塌

2、邊缺陷研究較少，關(guān)于塌邊形成機(jī)理和影響因素并不明確，無(wú)法提出有效的工藝控制方法，因此迫切需要開(kāi)展塌邊問(wèn)題的基礎(chǔ)性研究，為避免塌邊缺陷提供科學(xué)依據(jù)。本文以中小型筒形類(lèi)環(huán)鍛件成形過(guò)程為研究對(duì)象，首先從制坯工藝出發(fā)，應(yīng)用DEFORM-2D有限元軟件模擬對(duì)比分析了圓柱坯料平板鐓粗和錐形板鐓粗的工藝過(guò)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(chǔ)上，以坯料變形的均勻性為目標(biāo)，對(duì)錐形板鐓粗工藝中錐形板錐角進(jìn)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(duì)最優(yōu)錐角的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)錐形板鐓粗工藝因素發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)改變錐形板的錐角來(lái)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，同樣可使坯料的變形均勻性達(dá)到最好。其次，在環(huán)件軋制基本理論的基礎(chǔ)上，利用Ring Rolling模塊對(duì)中小型筒形類(lèi)環(huán)鍛件的軋制過(guò)程進(jìn)行模擬，探討了環(huán)坯鼓形角度、驅(qū)動(dòng)輥與芯輥半徑比、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量、環(huán)坯初始溫度、摩擦因子、軋制線(xiàn)速度等因素對(duì)塌邊演變過(guò)程的影響，在此基礎(chǔ)上，選取環(huán)坯鼓形角度、驅(qū)動(dòng)輥與芯輥半徑比、每轉(zhuǎn)

4、進(jìn)給量及環(huán)坯初始溫度四個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，得出影響塌邊演變的因素效應(yīng)大小:環(huán)坯鼓形角度＞驅(qū)動(dòng)輥與芯輥半徑比＞環(huán)坯每轉(zhuǎn)進(jìn)給量＞環(huán)坯初始溫度。最后，根據(jù)鼓形環(huán)坯變形特點(diǎn)，提出了一種快速預(yù)測(cè)塌邊演變過(guò)程的幾何算法，并用實(shí)際生產(chǎn)對(duì)該方法的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文在有限元數(shù)值模擬仿真的基礎(chǔ)上，結(jié)合錐形板鐓粗工藝與環(huán)件軋制的基礎(chǔ)理論，研究了中小型筒形環(huán)鍛件軋制過(guò)程中塌邊的演變機(jī)理以及各因素對(duì)于塌邊的影響規(guī)律，研究結(jié)果對(duì)提高中小型筒形類(lèi)環(huán)鍛