【摘要】：徑向鍛造是一種適用于鍛造軸件、管件的特殊鍛造工藝,具有材料利用率高、鍛件機(jī)械性能好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。然而,徑向鍛造過程工藝參數(shù)多,若工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng),鍛件會(huì)產(chǎn)生各種缺陷,例如:鍛打速度過快時(shí),鍛件易出現(xiàn)扭曲;鍛件和錘頭之間的摩擦效應(yīng)導(dǎo)致了鍛件橫截面上金屬軸向流動(dòng)的不均勻分布,使端面不平整,形成了端部凹坑或凸起,影響尺寸精度,且材料利用率降低;徑向鍛造過程的鍛造比一般較小,鍛件表層與心部的變形分布不均勻,較易產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力,可能使鍛件心部出現(xiàn)裂紋;等等�；谏鲜鲈�,本文研究了使用平錘頭和圓弧面錘頭時(shí)工藝參數(shù)對(duì)圓截面坯料徑向熱鍛過程的鍛造載荷、端部凹坑缺陷的影響規(guī)律,并基于有限元模擬結(jié)果訓(xùn)練出可以用于預(yù)測(cè)和工藝優(yōu)化的T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。主要研究內(nèi)容如下:首先,本文采用四錘頭徑向鍛造機(jī)對(duì)45鋼圓截面試樣進(jìn)行了單道次平錘頭徑向熱鍛實(shí)驗(yàn),采集了鍛件的心部應(yīng)變和端部凹坑數(shù)據(jù),以驗(yàn)證有限元模型的合理性。之后,分別建立了可靠的平錘頭和圓弧面錘頭徑鍛過程的三維有限元模型,針對(duì)不同模型分別選取了若干錘頭幾何參數(shù)和無量綱工藝參數(shù),并基于田口法設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn),分析了平錘頭和圓弧面錘頭徑鍛過程的鍛造載荷、端部凹坑缺陷的基本變化規(guī)律。在圓弧面徑向鍛造工藝中引入咬入比,提出先將鍛件咬入錘頭原地鍛打、再徑向鍛造的新工藝,結(jié)果表明新工藝有利于減小端部凹坑。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),在工藝參數(shù)(徑向壓下率、送進(jìn)率等)相近的條件下,圓弧面錘頭徑鍛工藝所得鍛件的相對(duì)凹坑深度較小、心部應(yīng)變較大、表面質(zhì)量相對(duì)較好,但鍛造載荷相對(duì)較大。最后,考慮到有限元模擬的用時(shí)較長、不能實(shí)時(shí)地對(duì)徑鍛工藝進(jìn)行預(yù)測(cè)優(yōu)化,基于有限元模擬結(jié)果訓(xùn)練出可以預(yù)測(cè)鍛造載荷和端部凹坑值的T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而對(duì)徑向鍛造工藝提出了優(yōu)化方案。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG316;TP183
【圖文】：

其中，軋制工藝的生產(chǎn)范圍較窄，主要生產(chǎn)等截面的板材、型材等；擠工藝提高了金屬的變形能力，所得零件力學(xué)性能良好，但模具耗損嚴(yán)重、使用命低，且零件組織性能不均勻；而鍛造工藝的應(yīng)用范圍廣，可成形性強(qiáng)，能靈控制鍛件的形狀及尺寸，且鍛件的內(nèi)部性能良好。隨著我國航空航天、高速鐵路風(fēng)電核電等高新技術(shù)行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)軸類鍛件、空心管件的需求不斷增長對(duì)其質(zhì)量的要求也不斷提高。徑向鍛造在自由鍛與軋制的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，成為了進(jìn)行軸管類零件鍛造新工藝。徑向鍛造的原材料消耗很低，材料利用率高達(dá) 95%，且鍛件機(jī)械性能好生產(chǎn)效率高，工裝簡單且通用性強(qiáng)，因而在近幾十年來得到了快速的發(fā)展。1.1 徑向鍛造工藝徑向鍛造工藝是一種適用于加工管、軸類零件的特殊鍛造工藝，具有材料用率高、鍛件機(jī)械性能好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)[1]。軸件和管件的徑向鍛造工藝原分別如圖 1-1、圖 1-2 所示。

軸件和管件的徑向鍛造工藝原理分別如圖 1-1、圖 1-2 所示。圖 1-1 徑向鍛造工藝示意圖-軸件Fig.1-1 Two-dimensional schematic diagram of radial forging process for shafts

Fig.1-2 Two-dimensional schematic diagram of radial forging process for tubes徑向鍛造工藝的可鍛范圍較廣，除普通鋼材外，也能夠鍛造強(qiáng)度高、塑性差的高合金鋼，尤其是難熔金屬的開坯與鍛造，如鎂、鈦、鎢、鉬、鈮及其高合金鋼等。由于工藝的特殊性，徑向鍛造適用于鍛造大直徑長軸件，如機(jī)車、飛機(jī)、坦克的車軸；適用于鍛造有縮口、縮頸的薄壁管形件，如高壓儲(chǔ)氣瓶、炮彈等；適用于鍛造內(nèi)孔構(gòu)造特殊的管類件，如來復(fù)槍管、炮管等；適用于鍛造異型材，如六邊形等多邊軸件及內(nèi)八方管等異形截面管件。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2876078