發(fā)電機組斜三通大型鍛件鍛造過程模擬研究.pdf

1、大型斜三通鍛件作為發(fā)電機組主蒸汽管道的主要連接部件，長期承受高溫、高壓高流速以及交變應(yīng)力帶來的惡劣工作環(huán)境。隨著發(fā)電機組的容量不斷提高，斜三通工作環(huán)境的溫度以及壓力不斷提升，對傳統(tǒng)的斜三通鍛件的綜合機械性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的鑄造再機加工或者焊接生產(chǎn)的大型斜三通性能已經(jīng)難以滿足要求，因此提出了大型斜三通的整體鍛造成形工藝。本文以DEFORM-3D為平臺，搭建了相關(guān)的有限元模型，對大型斜三通鍛件的開坯鐓拔，外廓成形以及內(nèi)孔成形進行了數(shù)

2、值模擬，以期獲得合理的虛擬鍛造方案，對實際生產(chǎn)過程具有重要的指導意義。
　　開坯鐓拔主要為了獲得較大的鍛造比，以改善坯料的鑄態(tài)缺陷。鐓粗時，為了使坯料心部獲得理想的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，需要控制上砧的壓下率。高徑比一定時，壓下率越大，坯料心部的三向壓應(yīng)力區(qū)域越大。坯料的高徑比越大，獲得一定區(qū)域的三向壓應(yīng)力所需的壓下率越大。當壓下率過大時，心部變形協(xié)調(diào)性較差，易產(chǎn)生層狀裂紋。拔長時砧寬比以及壓下率決定著坯料心部應(yīng)力場以及應(yīng)變場分布，砧寬比

3、越大，壓下率越大，心部的三向壓應(yīng)力區(qū)域也越大;拔長時坯料心部的等效應(yīng)變分布始終不均勻，中心軸線上的等效應(yīng)變大小呈正弦曲線狀態(tài)分布，可采取錯砧拔長的方式提高坯料中心軸線上等效應(yīng)變分布的均勻性。
　　大型斜三通鍛件屬于異型件，通過寬平砧與V形砧的組合使用，采用自由鍛的方法即可成形出斜三通的外廓形狀。通過對比不同方法成形出的方坯的應(yīng)力應(yīng)變場分布，選取了合理的方坯成形方法。合理的坯料對角下壓量可以成形出較規(guī)則的斜三通主管兩端外形，同時可以

4、使得主管、支管外壁的應(yīng)變場沿軸向的分布基本一致。
　　大型斜三通鍛件的主管以及支管內(nèi)孔較深，由于斜三通的外形限制，只能采取深沖孔成形。采用可內(nèi)接于斜三通主管部分的高徑比2.5的圓柱形坯料為研究對象，通過研究沖頭的極限載荷，確定了最小沖孔孔徑比，通過對沖孔后坯料外形尺寸的變化，確定了最大沖孔孔徑比。由于沖孔后的孔徑小于目標孔徑，還需對沖孔后坯料進行擴孔，研究了采用不同孔徑比沖孔后的坯料進行擴孔后的外形尺寸，應(yīng)變場以及損傷值的變化，發(fā)