环件轧制成形是环件通过连续咬入孔型,使环件产生厚度减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。具有所得环件材料损失少、材料力学性能更好、生产效率高等优点,因此被广泛应用于轴承套圈、风塔法兰、火车轮毂等领域。其中大型风塔法兰多为L形或T形截面环件,在实际的大型L形环件轧制过程中,轧制过程不稳定,材料流动情况复杂,易导致L形环件中产生折叠、鱼尾、未充满等缺陷。如果采用传统的试错法对L形环件的环件轧制工艺进行研究,要找到合适的工艺参数则需要进行大量的试验,成本高,研发周期长。而通过有限元模拟的方法对大型L形环件的径轴向轧制过程进行研究则可以有效规避这些问题。采用有限元方法可以在软件中进行各种工艺参数的模拟试验,优化出合适的工艺参数。本文借助有限元软件DEFORM,建立了大型L形截面环件径轴向环件轧制的有限元模型,对大型L形环件的环轧过程进行了模拟分析。根据环轧过程中异形芯辊大径与小径处的倒角、工作辊上的斜角不同以及锥辊的进给方式不同,分别建立了不同的有限元模型,获得了在不同情况下环件中的折叠情况、环件中的金属流动速度、等效应变分布规律以及环件中鱼尾缺陷的产生情况等,系统的研究了折叠缺陷以及鱼尾缺陷的产生机理,不同芯辊倒角、斜角对折叠缺陷的优化情况,根据不同锥辊进给方式对鱼尾缺陷的影响规律,确定了最佳的锥辊进给方案。数值模拟研究表明,当异形芯辊小径处的倒角相同,改变芯辊大径处的倒角时,随大径处的倒角增大,环件表面的折叠角度越小,有利于环件内的材料均匀流动,减少环件表面缺陷,有效避免了折叠缺陷的产生;而当异形芯辊大径处的倒角相同,改变芯辊小径处的倒角时,芯辊小径处的倒角对环件中的折叠缺陷影响较小,只有芯辊大径倒角为10 mm,芯辊小径处倒角为30 mm、40 mm以及芯辊大径处倒角为20 mm,芯辊小径处倒角为50 mm时环件中出现了折叠缺陷。当使芯辊倒角不变,改变芯辊工作辊处的斜角角度后有效促进了环件内的金属流动,避免了折叠缺陷的产生,但斜角角度不宜过大,否则会因咬入量减小而导致环件发生偏斜。采用分段式控制上锥辊的进给速度即首先用一个较大的速度将鱼尾抹平,再使用一个较小的速度防止鱼尾再次产生的方案对鱼尾缺陷的优化效果最好。