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简述锻件大截面模具钢锻件内部空洞缺陷闭合

收藏本文 2024-02-07 点赞:14461 浏览:59164 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:大型锻件作为大型成套设备的核心零件,在国民经济建设、国防装备进展和现代尖端科学技术重大装置的建设中,起着非常重要的作用。其生产能力、产品级别与性能质量水平己成为一个国家工业水平的标志。然而,钢铁冶金历程决定了大型钢锭内部不可避开地会有着空洞型缺陷,内部空洞的有着破坏了金属的连续性,容易形成应力集中与裂纹损伤,导致锻件寿命缩短甚至报废,由此对消除锻件内部空洞型缺陷的探讨显得尤为重要。由于大锻件体积大、重量高、昂贵,直接用大锻件进行试验受到诸多限制,本论文采取数值模拟与物理模拟相结合的策略,探讨了锻件内部空洞闭合的规律及影响因素,并且将探讨的结果运用到实际生产的工艺改善中。先对718钢圆柱体小试件(其纵轴线和横轴线上有人工加工的φ2mm的通孔)进行热压镦粗实验,中心纵孔试件其两端的孔洞直径稍有减小,中间部分孔径扩张走势很大,而横孔试件均已闭合。通过实验得出718钢应力、应变曲线,导入到有限元模拟软件DEFORM材料库中,然后通过有限元模拟软件DEFORM对小试件镦粗历程进行数值模拟,给出了锻件内部应力、应变分布情况,对中心横孔的闭合历程为圆孔→椭圆孔→缝隙→闭合,并对纵、横孔孔洞尺寸进行测量,与实验结果比较,其最大误差不超过10%。对于大锻件内部空洞的影响因素的探讨,分别以空洞位置、形状、锻件的高径比、压下率、砧宽比这几方面进行了模拟探讨,得出了它们对大锻件内部空洞闭合的影响规律。对某工厂45吨718钢锻件的锻造工艺进行三维数值模拟,得出大锻件内部空洞的演化走势,然后运用前面的模拟结论,调整锻造工艺参数再进行数值模拟,使其内部空洞闭合。关键词:大型锻件论文空洞型缺陷论文数值模拟论文高径比论文压下率论文砧宽比论文

    摘要6-7

    ABSTRACT7-12

    第一章 绪论12-18

    1.1 引言12-13

    1.2 国内外关于空洞闭合的探讨近况13-16

    1.3 本论文探讨的主要内容16-18

    第二章 有限元法的基本论述18-27

    2.1 有限元法的概念18

    2.2 塑性成形中的有限元技术18-24

    2.2.1 塑性有限元的进展18-20

    2.2.2 刚塑性有限元基本方程20-22

    2.2.3 刚塑性有限元虚功原理22

    2.2.4 刚塑性有限元变分原理22-24

    2.2.5 刚塑性有限元求解历程24

    2.3 有限元模拟系统浅析24-26

    2.3.1 有限元模拟系统的组成24-25

    2.3.2 有限元模拟系统的进展历程25

    2.3.3 常用有限元软件介绍25-26

    2.4 本章小结26-27

    第三章 带有通孔的圆柱体小试样的镦粗数值模拟27-37

    3.1 DEFORMTM软件介绍27-28

    3.2 建立模型28

    3.3 数值浅析历程设置28-30

    3.3.1 材料导入28-29

    3.3.2 网格划分29-30

    3.3.3 基本步距的确定30

    3.3.4 初始条件的设置30

    3.4 数值模拟后处理30-36

    3.4.1 应力浅析31-34

    3.4.2 等效应变浅析34-35

    3.4.3 中心横孔闭合效果35

    3.4.4 金属流动浅析35-36

    3.4.5 载荷浅析36

    3.5 本章小结36-37

    第四章 718 钢小试样镦粗物理实验37-50

    4.1 概述37-38

    4.2 镦粗材料38-39

    4.3 镦粗设备39

    4.4 镦粗实验案例39-40

    4.5 718 钢应力与应变曲线40-43

    4.6 718 钢小试样微观组织金相浅析43-47

    4.6.1 纵孔金相组织浅析45-46

    4.6.2 横孔金相组织浅析46-47

    4.7 物理实验与模拟浅析的结果比较47-49

    4.8 本章小结49-50

    第五章 大锻件内部空洞闭合的数值模拟50-60

    5.1 概述50

    5.2 大型锻件内部空洞模型及其演化50-51

    5.2.1 大型锻件的空洞模型50-51

    5.2.2 大型锻件内部空洞演化的一般模型51

    5.3 不同位置的空洞对空洞闭合的影响51-53

    5.3.1 模拟参数的设置52

    5.3.2 不同空洞位置的空洞闭合情况比较浅析52-53

    5.4 不同形状的空洞对空洞闭合的影响53-54

    5.5 锻件高径比对孔洞闭合的影响54-56

    5.5.1 不同高径比的孔洞的闭合情况54-55

    5.5.2 等效应变浅析55-56

    5.6 不同压下率对空洞闭合的影响56-57

    5.7 不同砧宽比对孔洞闭合的影响57-59

    5.7.1 不同砧宽比对空洞闭合尺寸的影响57-58

    5.7.2 不同砧宽比载荷比较58-59

    5.8 本章小结59-60

    第六章 45 吨 718 钢钢锭内部空洞的闭合工艺改善60-73

    6.1 45 吨大截面模具钢的现有锻造工艺60-61

    6.2成材件内部质量浅析61-63

    6.3 钢锭铸造时疏松和缩孔分布情况模拟63-64

    6.4 DEFORM 模拟钢锭锻造情况64-72

    6.4.1 钢锭建模64

    6.4.2 模拟参数设置64-65

    6.4.3 实际工艺历程模拟65-68

    6.4.4 对实际工艺的改善68-72

    6.5 本章小结72-73

    第七章 总结与展望73-75

    7.1 总结73-74

    7.1.1 小试样空洞闭合实验与模拟总结73

    7.1.2 大锻件空洞闭合规律模拟总结73-74

    7.2 展望74-75

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