新型复合曲面型砧的设计

以大型钢锭锻造过程为研究对象,创新设计一种新型复合曲面型砧对锻件进行锻造;采用非线性有限元和物理模拟实验方法,通过理论建模和数值模拟,对大锻件内部组织变形的均匀性进行研究,以求找出在用不同形状砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。以DEFORM软件为平台,对新型复合曲面型砧的锻造过程进行有限元模拟;根据影响锻造效果的主要因素砧宽比、型砧角度和设计复合曲面型砧所需的镜像线高度,特设计几种不同几何参数的工况,以求解出复合曲面型砧的最佳几何参数。

新型复合曲面型砧的锻造性能比较

以大型钢锭锻造过程为研究对象,通过理论建模和数值模拟,对大锻件变形的均匀性进行研究,将新型复合曲面型砧和传统V型砧的锻造结果进行比较,以求找出在用不同砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。结果表明,复合曲面型砧在锻件组织性能优化上具有优势,其不但能使大型锻件心部得到很好的压实效果,有效地消除了钢锭内部出现的偏析、疏松及缩孔缺陷,而且大型锻件表面金属变形也能得到很好的控制,消除了锻造过程中的难变形区。

新型复合曲面型砧锻造过程的有限元模拟

以大型钢锭的锻造过程为研究对象,通过了解现有凸面型砧锻造过程的不足,在原有传统V型砧的结构基础上,设计了一种新型复合曲面型砧。以DEFORM分析软件为平台,以KD锻造法为基础,对新型复合曲面型砧进行有限元数值仿真模拟分析,通过大量的模拟结果以确定最优的工艺参数。最后再结合其他型砧对锻造方案进行改进,以达到改善锻坯表层难变形区内金属状态的作用。

新型复合曲面型砧锻造过程实验验证

在有限元数值模拟基础上,根据模拟所得的最优型砧工艺参数,利用线切割技术加工一对新型复合曲面型砧。采用铅试件代替在高温状态下的钢,以KD法为基础,在1 000 k N液压材料实验机上进行有效锻合区域的实验验证。结果表明,有效锻合区域的有限元计算结果与实验结果基本吻合,证明了M型砧的优越性。