大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术

提出能够模拟大锻件空洞型缺陷演化和微观组织演变等控性指标的数值模拟方法。基于典型体元模型建立空洞体积变化与宏观应力应变场关系的数学模型,以图从多尺度角度揭示宏观的塑性变形及其应力状态对随机分布的微小空洞的体积变化影响规律。将该模型与有限元法集成,当锻件内任意一点有空洞型缺陷(给定缺陷体积百分比)时,能够模拟得到成形过程中空洞型缺陷的体积变化,从而可被用来评估含缩孔缩松缺陷材料的压实状态。采用元胞自动机方法建立一种转子钢的微观组织演变模拟方法,根据'应变—位错密度—动态再结晶—流动应力'之间的宏微观相互影响规律,模拟出动态再结晶晶粒尺寸和完成分数。将这些模型与热力耦合有限元法相结合,构造大锻件控性锻造过程的数值模拟技术。根据大锻件增量成形的变形特点开发基于刚性区自由度凝聚技术的快速有限元法,从而为大锻件成形的工艺优化提供有效的计算工具。

55NiCrMoV7模具钢锻造过程微观组织演化实验与模拟仿真

研究了55NiCrMoV7模具钢棒材镦粗和拔长过程中的微观组织演化规律。结果表明,镦粗过程中棒材心部动态再结晶体积分数达80%,而变形过渡区和死区的动态再结晶体积分数较低;拔长过程中棒材心部发生了二次动态再结晶,过渡区动态再结晶进一步发展,而死区几乎没有发生动态再结晶。基于55NiCrMoV7模具钢在变形温度850~1250℃、应变速率0.001~10 s-1下的金相组织图,建立了动态再结晶临界应变、晶粒尺寸和动力学的数学模型,并通过DEFORM-3D软件建立了棒材镦粗和拔长过程的宏微观耦合有限元模型,研究了棒材温度、应变和组织的分布规律,预测了动态再结晶晶粒尺寸和体积分数值。将预测值与实验值进行了对比,最大相对误差为11.7%。