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(guò)1米的大型環(huán)件已廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如:風(fēng)塔法蘭、大型風(fēng)電機(jī)組軸承、石油化工壓力容器、建筑工程用燃汽輪機(jī)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(fù)合成形。不過(guò)，由長(zhǎng)期的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得知，該工藝中，由于制坯流程繁瑣冗長(zhǎng)，制約了生產(chǎn)效率的提高;同時(shí)，由于冒口以及連皮的產(chǎn)生，限制了材料利用率的進(jìn)一步增加。針對(duì)這些不足，我國(guó)總結(jié)了現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，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(duì)該種新工

2、藝的研究幾乎沒(méi)有，使得相應(yīng)的理論指導(dǎo)十分匱乏，從而嚴(yán)重制約了該工藝的應(yīng)用與發(fā)展。
　　 本文通過(guò)不同道次的熱壓縮與金相觀察實(shí)驗(yàn)，獲得了鑄態(tài)42CrMo鋼的高溫流動(dòng)應(yīng)力模型、奧氏體晶粒演化、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以及靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)學(xué)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(shí)際工作原理，在該平臺(tái)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(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了所建模型對(duì)環(huán)件成形過(guò)程中的宏觀變形行為以及微觀組織演化，都能進(jìn)行可靠有效的模擬。
　　 此外，根據(jù)前人的研究成果，針對(duì)大型環(huán)件軋制的中后期，環(huán)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量迅速增大所引起的環(huán)件穩(wěn)定性變差，易出現(xiàn)嚴(yán)重偏心或者爬輥的現(xiàn)象，本文提出了一種新的軋輥進(jìn)給規(guī)范。并將該規(guī)范應(yīng)用于建立的有限元模型中，通過(guò)模擬計(jì)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(yīng)變、溫度、晶粒尺寸與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶等的分布與演變