本文關(guān)鍵詞：21-4N空心氣門楔橫軋成形與微觀組織演變規(guī)律研究

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【摘要】：氣門是控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣的重要零件。氣門的質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗、壽命等重要工作性能,是影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、安全性的關(guān)鍵零部件之一�？招臍忾T具有減重、降溫、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)今氣門的發(fā)展趨勢(shì)。目前空心氣門制坯方法主要有實(shí)心氣門鉆孔法和反擠壓法,都存在生產(chǎn)效率低,成本高等缺點(diǎn),制造的氣門容易出現(xiàn)粗晶混晶問題;本課題提出楔橫軋成形空心氣門新工藝,具有效率高、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)分析了耐熱鋼21-4N在不同應(yīng)變速率和不同溫度下單向壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變曲線;研究了不同溫度、不同應(yīng)變速率和不同變形量對(duì)21-4N單向壓縮時(shí)晶粒細(xì)化的影響規(guī)律;通過高溫加熱爐研究了不同加熱溫度和保溫時(shí)間對(duì)奧氏體晶粒長大的影響規(guī)律;采用OA、SEM和EBSD等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)單向壓縮后的試件微觀組織形貌進(jìn)行觀察分析,揭示21-4N耐熱鋼微觀組織演變機(jī)理�；谖诲e(cuò)理論利用內(nèi)變量方法建立耦合微觀組織的統(tǒng)一本構(gòu)模型,使用MATLAB遺傳算法結(jié)合熱模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解得到微觀組織模型參數(shù);對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與微觀組織模型的預(yù)測(cè)結(jié)果,表明微觀組織模型能夠準(zhǔn)確地表達(dá)21-4N耐熱鋼在單向壓縮變形時(shí)的粘塑性流動(dòng)特征和微觀組織演變規(guī)律。使用Deform-3D模擬不同工藝參數(shù)下楔橫軋成形過程,分析成形角、展寬角、坯料相對(duì)壁厚及溫度等參數(shù)對(duì)軋件不圓度的影響規(guī)律;揭示軋件內(nèi)壁楔入位置擴(kuò)孔的產(chǎn)生原因,提出變展寬角設(shè)計(jì)楔橫軋模具的方法解決內(nèi)孔擴(kuò)孔問題;為改善21-4N空心氣門的壁厚均勻性,用帶芯棒軋制的方法控制軋制過程,提出臨界芯棒直徑的概念,發(fā)現(xiàn)以臨界直徑的芯棒軋制21-4N空心氣門時(shí),空心氣門的壁厚尺寸最優(yōu)。分析了帶芯棒軋制時(shí)芯棒對(duì)軋件壁厚分布的影響規(guī)律,揭示芯棒在軋制過程中對(duì)空心軋件的作用機(jī)理�；跓�-力-組織的統(tǒng)一粘塑性本構(gòu)模型,采用Deform-3D模擬不同楔橫軋工藝參數(shù)下空心氣門制坯成形的微觀組織演變,揭示了軋制溫度和軋輥轉(zhuǎn)速對(duì)21-4N耐熱鋼微觀組織演變的影響規(guī)律,為優(yōu)化工藝參數(shù)、預(yù)測(cè)成形氣門的組織和性能提供了理論依據(jù)。通過楔橫軋制坯實(shí)驗(yàn),得出較優(yōu)軋制工藝參數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相符,有限元模型可信度高。當(dāng)加熱溫度為1060。C、坯料外徑18mm、壁厚4mm、成形角35°、楔尖至展寬40mm處展寬角5°、展寬40mm處至展寬段結(jié)束展寬角4°,模具斜楔頂面脫空0.1 mm時(shí),可得到滿足尺寸需求和組織性能要求的空心氣門預(yù)制坯。本文對(duì)21-4N空心氣門楔橫軋成形以及微觀組織進(jìn)行研究,為新工藝的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支持。楔橫軋成形的空心氣門在某公司進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)論是楔橫軋成形的空心氣門滿足了實(shí)驗(yàn)的要求,達(dá)到了使用標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK406;TG335

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Jia-wei Ma;Cui-ping Yang;Zhen-hua Zheng;Kang-sheng Zhang;Wen-yu Ma;;Influence of process parameters on the microstructural evolution of a rear axle tube during cross wedge rolling[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2016年11期

2 楊翠蘋;張康生;胡正寰;;楔橫軋反楔堆軋改善空心零件過渡軸肩的壁厚減薄[J];工程科學(xué)學(xué)報(bào);2016年08期

3 趙慧俊;王寶雨;劉鋼;楊雷;校文超;;真空退火對(duì)TA15合金板材組織和力學(xué)性能的影響（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2015年06期

4 馬聞?dòng)?王寶雨;周靖;唐學(xué)峰;;AA6082鋁合金熱變形損傷本構(gòu)模型[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2015年03期

5 楊雷;王寶雨;劉鋼;趙慧俊;;基于內(nèi)變量的TA15板材室溫拉伸力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2015年03期

6 黃江華;劉晉平;王寶雨;胡正寰;;楔尖圓角對(duì)楔橫軋4Cr9Si2氣門成形影響分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年24期

7 陳河盛;章爭榮;莫東強(qiáng);孫友松;李邦鵬;孔德此;;氣門毛坯擺動(dòng)輾壓終鍛成形工藝研究[J];鍛壓技術(shù);2014年11期

8 楊翠蘋;胡正寰;;楔橫軋空心件壓扁變形對(duì)成形的影響[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年09期

9 趙慧俊;王寶雨;劉鋼;楊雷;;基于球化機(jī)理的TA15鈦合金熱變形統(tǒng)一本構(gòu)模型[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

10 周靖;王寶雨;徐偉力;黃鳴東;易生虎;校文超;;耦合損傷的22MnB5熱變形本構(gòu)模型[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 朱小星;大模數(shù)齒輪近凈軋制成形關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京科技大學(xué);2016年

2 楊雷;TA15鈦合金板材高溫塑性損傷本構(gòu)建模與成形極限研究[D];北京科技大學(xué);2016年

3 趙慧俊;基于球化機(jī)理TA15鈦合金熱態(tài)氣壓成形微觀組織建模仿真[D];北京科技大學(xué);2016年

4 高鵬飛;鈦合金復(fù)雜大件等溫局部加載成形極限研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

5 黃始全;超高強(qiáng)度鋼整體模鍛全過程微觀組織演化及數(shù)字化表征[D];中南大學(xué);2013年

6 李宏偉;宏細(xì)觀本構(gòu)關(guān)系數(shù)值化及其在有限元模擬中的應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

7 余式昌;微合金化奧氏體氣閥鋼的組織和性能研究[D];東南大學(xué);2006年

8 李曉麗;鈦合金高溫變形時(shí)跨層次模型及數(shù)值模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 鄭淼焱;高溫大變形條件下21-4N氣門鋼物理力學(xué)性能的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

2 王靜;21-4N及21-4N（Nb，，V）耐熱鋼高溫時(shí)效特性研究[D];大連海事大學(xué);2007年

3 鮑翔;排氣門耐熱鋼組織熱穩(wěn)定性及其可靠性改進(jìn)研究[D];吉林大學(xué);2004年

4 陳勝暉;基于微觀組織演變的鈦合金本構(gòu)關(guān)系模型及應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

5 鄺衛(wèi)華;氣門電鐓成形過程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2002年

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