徑向鍛造成形技術是一種先進的鍛造成形方法,金屬材料在變形過程中受到三向壓應力作用,發(fā)生坯料截面縮小軸向伸長的變化。徑向鍛造具有鍛件表面質(zhì)量好、尺寸精度高、較高的材料利用率以及成形效率高等優(yōu)點。目前的研究主要是圓截面件的徑向鍛造,關于矩形截面件很少。而矩形截面件徑向鍛造工藝過程復雜,針對矩形截面件徑向鍛造連續(xù)送進鍛造過程,沒有提出解析模型對工藝過程進行分析,也沒有針對工藝優(yōu)化的鍛造載荷、鍛件質(zhì)量提出合適的解析模型,而且沒有一個合理的優(yōu)化方案對徑向鍛造進行工藝規(guī)劃。針對這些問題,本文主要研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)有限元分析矩形截面件徑向鍛造連續(xù)送進過程的材料流動特點,建立一種基于錘頭單次壓下過程的上限模型求解徑向鍛造過程,有限元結(jié)果驗證了上限模型。同時上限模型結(jié)果表明,減小壓下率、送進率、摩擦因子,合理的模角可以降低鍛造載荷;減小壓下率、送進率可以減小最后鍛件寬展,采用壓下率過量補償?shù)姆椒▉肀ＷC鍛件尺寸形狀;減小摩擦因子,增大壓下率和送進率,設計合適的模角可以提高鍛件成形效率。然后,針對矩形截面件徑向鍛造鍛件質(zhì)量、鍛造載荷和鍛造功率提出合理的解析模型,誤差均在10%左右。根據(jù)徑向鍛造變形特點... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

件徑向鍛造簡圖

上海交通大學碩士學位論文330SiMn2MoVA管件徑向鍛造過程，研究了徑向壓下率、軸向送進速度、錘頭模角、摩擦因子等參數(shù)對鍛造載荷的影響規(guī)律。J.Domblesky等[14]建立一個適用于大直徑管類件徑向鍛造過程的剛粘塑性有限元模型，研究了管類件內(nèi)部的應變、應變率以及溫度場分布的變化規(guī)律�？傊捎糜邢拊M的方法可以比主應力法、切塊法和上限法等解析方法處理鍛造條件更復雜的情況，同時針對整個鍛造過程可以獲得更精確和更豐富的分析數(shù)據(jù)。但是由于有限元法計算量較大，因而對于多道次的徑向鍛造過程模擬，有限元的應用顯得十分有限。1.1.2鍛件質(zhì)量研究隨著對鍛件質(zhì)量要求的提高，目前的的研究主要集中在徑向鍛造質(zhì)量控制研究，主要針對在鍛透性、應力應變分布、鍛件破裂等缺陷、力學性能參數(shù)研究等五個方面。1、鍛透性研究鍛透性是指鍛造成形時金屬材料變形沿徑向所滲透的深度，鍛透性主要與徑向壓下量、軸向送進量、摩擦因子坯料材料等因素有關。針對鑄件鍛造過程，鍛透性作為鍛件質(zhì)量的重要指標，而目前沒有建立一個統(tǒng)一適用的鍛透性評判準則，研究鍛透性的主要方法如下：（1）經(jīng)驗三角形法則經(jīng)驗三角形法則是用來預測鍛件鍛透性最簡單有效的方法，而且三角形法則可以比較保守地判斷鍛件鍛透性。三角形法則是以鍛錘與坯料最大接觸長度為斜邊，沿坯料內(nèi)部作等腰直角三角形如下圖1-2所示的，根據(jù)三角形的位置來判斷是否鍛透。當頂點落在或超過坯料中心軸線，則可認為鍛件被鍛透，否則未被鍛透。欒謙聰?shù)萚15]提出了同時考慮預成形段與整形段接觸區(qū)長度來改進經(jīng)驗三角形法則，研究了徑向壓下率和軸向送進率對鍛透率的影響。圖1-2圓軸徑向鍛造三角形法則[15]Fig.1-2Triangleruleofcircularradialforging

上海交通大學碩士學位論文112.2上限模型2.2.1動可容速度場考慮到載荷以及坯料和錘頭形狀尺寸的對稱性，僅以坯料橫截面1/4模型為研究對象。如上圖2-2所示，整個鍛件劃分成八個區(qū)域，其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ簡化成剛性區(qū)，Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ是塑性變形區(qū)，我們假設的速度場就主要是針對這四個塑性區(qū)內(nèi)的速度常而陰影部分是兩對錘頭鍛壓的接觸面，豎直方向的運動是凸錘頭1，錘頭接觸的位置分別是Ⅳ、Ⅴ的陰影面積，橫向的運動是凹錘頭2，錘頭接觸的位置分別是Ⅱ、Ⅶ的陰影面積。同時為了方便建立速度場，對整個鍛件建立了絕對坐標系，而對于每個塑性區(qū)分別建立局域坐標系。假設中間凸錘頭1，豎直方向運動速度是1，而兩端凹錘頭錘頭2橫向運動速度是2。圖2-2鍛件變形區(qū)域劃分示意圖Fig.2-2SchematicrepresentationofthethreedimensionalUBMmodel（1）區(qū)域Ⅰ由于鍛件左側(cè)有固定擋塊阻擋，而區(qū)域Ⅰ是一個剛性區(qū)�？紤]到x方向的速度連續(xù)性假設最側(cè)區(qū)域邊界初速度=0速度常（2）區(qū)域Ⅱ如下圖2-3所示，雖然錘頭2端部有圓角且平砧面帶有微小的斜度，但是為了簡化計算，我們把整個錘頭看成平錘頭，并基于此假設建立均勻的速度場，即平直的邊界壓縮后仍保持平直：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡和田口法的熱徑向鍛造端部凹坑預測[J]. 王碧凝,王新寶,周亞寧,劉強,董湘懷.  鍛壓技術. 2018(05)
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[7]身管冷徑向鍛造殘余應力的模擬研究[J]. 劉力力,樊黎霞,徐誠.  兵工學報. 2012(11)
[8]盲孔法測定徑向鍛造身管表面殘余應力方法研究[J]. 劉力力,樊黎霞,董雪花.  兵工學報. 2012(06)
[9]臺階軸徑向鍛造錘頭數(shù)對鍛透性和生產(chǎn)率的影響[J]. 周旭東,劉香茹.  鍛壓技術. 2011(04)
[10]身管線膛精鍛加工過程的數(shù)值分析[J]. 樊黎霞,劉力力,劉慶東,董雪花.  兵工學報. 2009(08)

博士論文
[1]圓截面實心坯料冷徑向鍛造工藝的上限法解析[D]. 吳云劍.上海交通大學 2017

碩士論文
[1]Φ600mm圓坯鍛件的徑向鍛造工藝優(yōu)化及微觀組織模擬[D]. 馬艷豐.燕山大學 2017
[2]不同錘頭和進給量對徑向鍛造高速鋼M2碳化物的影響[D]. 張建.河北科技大學 2012
[3]鍛件內(nèi)部空洞缺陷閉合的研究[D]. 王勇.沈陽理工大學 2008



本文編號：3072625