核電用大型餅類(lèi)鍛件鍛造過(guò)程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、管板、封頭和端蓋等核電用大型餅類(lèi)鍛件是核反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器的重要部件，工作環(huán)境惡劣，其鍛造質(zhì)量直接關(guān)系到核電站的運(yùn)行安全。本文根據(jù)大型餅類(lèi)鍛件的鍛造技術(shù)要點(diǎn)制定預(yù)鐓粗和終鍛成形的工藝方案，并基于DEFORM-3D仿真分析軟件建立有限元模型對(duì)其鍛造過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。分別從鍛件內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)的分布和變化規(guī)律等方面研究了不同工藝參數(shù)下的寬平砧預(yù)鐓粗工藝、錐臺(tái)砧預(yù)鐓粗工藝和終鍛成形工藝對(duì)鍛件質(zhì)量的影響規(guī)律，以獲得合理的工藝方案和工藝參數(shù)，指

2、導(dǎo)實(shí)際鍛造過(guò)程。
　　研究了寬平砧預(yù)鐓粗時(shí)，不同初始高徑比坯料的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的分布規(guī)律;結(jié)果表明，端面附近存在較大的難變形區(qū)，且比例隨著壓下率線(xiàn)性增大;心部區(qū)域的應(yīng)變?cè)龃筝^快，導(dǎo)致心部在高度方向上應(yīng)變均勻性的急劇下降，從而產(chǎn)生層狀剪切裂紋;從坯料心部獲得三向壓應(yīng)力狀態(tài)、控制側(cè)表面的切向拉應(yīng)力和避免心部出現(xiàn)層狀裂紋的應(yīng)變條件出發(fā)，不同初始高徑比坯料的壓下率應(yīng)嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)。
　　針對(duì)寬平砧鐓粗時(shí)應(yīng)變不均的問(wèn)題，將預(yù)鐓粗

3、工序分為錐臺(tái)砧鐓粗和平砧端面整平兩個(gè)階段，分別研究了錐臺(tái)砧錐角和壓下率對(duì)鐓粗過(guò)程的影響，平砧旋轉(zhuǎn)鍛造方式和下砧砧形對(duì)端面整平過(guò)程的影響;結(jié)果表明，錐臺(tái)砧能夠有效促使端面難變形區(qū)變形，并增大心部大變形區(qū)范圍，提高鍛件的應(yīng)變均勻程度，同時(shí)降低側(cè)表面的切向拉應(yīng)力和鍛造設(shè)備載荷;綜合分析應(yīng)變均勻程度、剪切裂紋的產(chǎn)生、坯料表面的切向拉應(yīng)力以及心部的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)于初始高徑比為2.0的坯料，最大壓下率取60％，錐臺(tái)砧錐角取14°～15°較為有利;在端

4、面整平過(guò)程中，采用外緣旋轉(zhuǎn)鍛造法，鍛打上端面時(shí)上砧使用窄平砧，下砧使用錐臺(tái)砧，可使心部獲得較好的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，且應(yīng)變較為均勻。
　　對(duì)終鍛成形工序進(jìn)行了模擬分析，分別研究了4種排砧工藝方案和2種旋轉(zhuǎn)鍛造工藝方案對(duì)鍛件內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的影響;結(jié)果表明，對(duì)稱(chēng)排砧工藝能夠在壓中部區(qū)域時(shí)獲得相對(duì)較大的靜水壓應(yīng)力，有利于鍛合心部缺陷，同時(shí)相鄰道次錯(cuò)砧能夠消除內(nèi)部應(yīng)變的不均勻性，較大提高鍛件的變形均勻程度，有效降低產(chǎn)生剪切裂紋的可能性;對(duì)相