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随着高新技术的发展,制造产业的升级,特种环件在汽车、船舶、能源、航空航天和武器等领域的应用越来越广泛。特种环件多为异形截面环件且常采用难变形材料。正是由于其截面形状复杂和材料难变形的特殊性,决定了该类环件的成形难度较大、成本高。特种环件的加工方法主要有锻造成形和轧制成形,锻造成形能耗高、材料利用率低、生产效率低,而且晶粒易粗大、流线不完整。环件轧制虽能降低能耗,但是普通轧制时需要将复杂截面轮廓简化为简单截面环件,导致耗材增加,后期机加工工作量加大,生产效率低。本课题以特种环件中的非对称槽型截面环件为研究对象,根据体积相等和形状相似原则,提出“等壁厚型”和“变壁厚型”两种轧制毛坯设计方法。基于ABAQUS有限元模拟软件,建立非对称槽型截面环件轧制有限元模型,分析对于轧制成形后环件台阶充型效果和尺寸精度。结果表明,尺寸修正系数η在1.0<η<1.1范围内的“变壁厚型”毛坯为最优轧制毛坯。最后,再结合相关轧制实验验证毛坯设计方法的合理性。针对非对称深槽型截面环件,由于该零件凹槽深,初始体积分配已不能满足该类环件轧制轮廓和直径扩大的一次成形,所以提出单进给复合轧制和双进给复合轧制工艺。基于ABAQUS有限元模拟软件,建立环件轧制热力耦合有限元仿真模型,对比分析三种轧制工艺下的环件成形尺寸精度和金属流动规律。结果表明,单进给复合轧制和双进给复合轧制工艺适用于轧制成形非对称槽型环件。并开展相应的轧制实验验证两种轧制方法的可行性。基于以上研究,对非对称深槽型民航发动机环件轧制宏微观变形规律进行研究。借助SIMUFACT模拟软件和编制微观组织演变子程序,建立非对称深槽环件轧制宏微观有限元仿真模型。以应变、温度、动态再结晶体积分数和晶粒尺寸为指标,分析非对称深槽型民航发动机环件单进给复合轧制过程中宏观变形与微观组织演变规律,获得轧制参数、几何形状、组织状态相互作用关系。以上研究成果可以有效提高非对称槽型截面环件材料利用率,降低产品成本,节约了贵重金属资源。对提升我国机械,汽车、能源、航空航天等领域用非对称槽型截面环件制造水平和提高生产效率有重大意义。