本文關鍵詞：42CrMo鋼轉向節(jié)臂成形數(shù)值模擬與組織預測

  更多相關文章： 42CrMo鋼 本構方程 微觀組織模型 轉向節(jié)臂 楔橫軋

【摘要】：42CrMo鋼是一種典型的中碳低合金鋼,具有較高的強度、韌性及耐磨性,被廣泛應用于汽車曲軸、連桿和發(fā)動機主軸等綜合力學性能要求較高的零件。汽車轉向節(jié)臂是轉向系統(tǒng)中重要的承力零件,產(chǎn)品的成形工藝和成形質量直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)效益和汽車的性能。本文采用實驗手段建立了42CrMo鋼的本構方程及微觀組織演變模型,將模型嵌入Deform-3D軟件對轉向節(jié)臂的成形過程及微觀組織進行了模擬和預測,并對原有制坯工藝進行了優(yōu)化和改進。利用Gleeble-3800熱模擬實驗機對42CrMo鋼進行熱壓縮試驗,得到了在不同變形條件下的應力應變曲線,并分析了變形溫度、應變速率對流變應力的影響規(guī)律。通過對實驗數(shù)據(jù)進行擬合,建立了42CrMo鋼熱變形性能參數(shù)與Z參數(shù)的函數(shù)關系,并以Arrhenius雙曲正弦方程為基礎,建立了適用于42CrMo鋼熱變形過程的本構方程。最終通過應力計算值與實驗值的對比,驗證了本構方程的準確性。通過對壓縮完成后的試樣進行金相制備及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,得到了各變形參數(shù)對42CrMo鋼熱變形過程中的平均晶粒度、再結晶晶粒度和再結晶體積分數(shù)等的影響規(guī)律,基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立了42CrMo鋼熱鍛過程中的動態(tài)再結晶模型。最終通過再結晶晶粒尺寸和體積分數(shù)計算值與實驗值的對比,驗證了動態(tài)再結晶模型的準確性。在應力應變曲線的基礎上,基于DMM繪制出了42CrMo鋼不同應變下的熱加工圖,并分析了失穩(wěn)區(qū)隨應變的變化規(guī)律,最終確定了42CrMo鋼的最佳鍛造工藝范圍。將建立的本構方程和動態(tài)再結晶模型嵌入Deform-3D軟件中,模擬了轉向節(jié)臂的成形過程。根據(jù)模擬結果,分析了成形過程中溫度、應力、應變的變化規(guī)律,并對工件的平均晶粒度和再結晶體積分數(shù)等微觀組織演變參量進行了預測。采用楔橫軋制坯代替轉向節(jié)臂原有制坯工藝,并通過選取相關工藝參數(shù)設計了楔橫軋軋輥,導入Deform-3D軟件模擬了楔橫軋制坯的成形過程。根據(jù)模擬結果,分析了軋制過程中溫度、應力、應變的變化規(guī)律及主要缺陷產(chǎn)生的原因,并對軋件的平均晶粒度和再結晶體積分數(shù)等微觀組織演變參量進行了預測。
【關鍵詞】：42CrMo鋼 本構方程 微觀組織模型 轉向節(jié)臂 楔橫軋
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG316;TG335
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 42CrMo鋼的國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 數(shù)值模擬技術在材料成形中的應用13-15
• 1.3.1 數(shù)值模擬技術在材料宏觀變形中的應用13-14
• 1.3.2 數(shù)值模擬技術在材料微觀變形中的應用14-15
• 1.4 楔橫軋技術的研究與應用15-17
• 1.5 課題研究的意義及主要內容17-19
• 1.5.1 課題研究的意義17
• 1.5.2 主要研究內容17-19
• 第2章 鍛態(tài) 42CrMo鋼高溫流變及動態(tài)再結晶行為19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 高溫壓縮試驗19-23
• 2.2.1 試驗材料及試樣制備19
• 2.2.2 試驗方案19-20
• 2.2.3 試驗設備20
• 2.2.4 試驗結果與分析20-23
• 2.3 金相實驗23-25
• 2.3.1 實驗方法23
• 2.3.2 試驗結果與分析23-25
• 2.3.3 動態(tài)再結晶晶粒尺寸D2和再結晶體積分數(shù)Xdrex的確定25
• 2.4 本章小結25-27
• 第3章 鍛態(tài) 42CrMo鋼本構方程和動態(tài)再結晶模型27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 本構方程的構建27-32
• 3.3 動態(tài)再結晶模型的建立32-39
• 3.3.1 鍛態(tài) 42CrMo鋼臨界條件的確定32-35
• 3.3.2 動態(tài)再結晶晶粒尺寸模型的建立35-37
• 3.3.3 動態(tài)再結晶體積分數(shù)Xdrex模型的建立37-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 鍛態(tài) 42CrMo鋼的熱加工圖40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 熱加工圖的基本理論40-42
• 4.2.1 動態(tài)材料模型原理40
• 4.2.2 功率耗散系數(shù)40-41
• 4.2.3 流變失穩(wěn)準則41-42
• 4.3 熱加工圖的建立42-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第5章 轉向節(jié)臂鍛造成形模擬與組織預測46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 研究對象46
• 5.3 成形工藝模擬與組織預測46-52
• 5.3.1 轉向節(jié)臂的鍛造工藝46-47
• 5.3.2 成形工藝模擬47-51
• 5.3.3 轉向節(jié)臂成形件的微觀組織51-52
• 5.4 本章小結52-54
• 第6章 轉向節(jié)臂關鍵成形工序的改進54-64
• 6.1 引言54
• 6.2 制坯工序的改進54-59
• 6.2.1 楔橫軋制坯的模具設計54-58
• 6.2.2 楔橫軋幾何模型的建立58-59
• 6.3 楔橫軋制坯有限元成形分析59-61
• 6.3.1 楔橫軋制坯有限元模型的建立59-60
• 6.3.2 楔橫軋制坯模擬中的缺陷與改進60
• 6.3.3 楔橫軋制坯最終成形過程60-61
• 6.4 楔橫軋制坯成形結果的分析61-62
• 6.4.1 楔橫軋制坯的溫度分析61
• 6.4.2 楔橫軋制坯的應力、應變及微觀組織分析61-62
• 6.5 本章小結62-64
• 結論64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果70-71
• 致謝71

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