水平V型砧锻造大型轴类锻件的数值模拟和实验

水平V型砧锻造法,可以通过控制锻件金属的流动方向减少轴类锻件力学性能的异向性,在锻件内部应力状态、金属纤维组织、锻件的整体性能、宏观几何形状等方面都优于普通平砧锻造法。采用有限元分析方法,对水平V型砧锻造法进行了数值模拟,结果显示,采用水平V型砧锻造法时,在砧宽比为1.0和料宽比为0.5的条件下,锻件心部的横向应力都处于压应力状态,而采用普通平砧锻造法使用相同工艺参数时,则会出现不利的拉应力状态。这表明水平V型砧锻造法比普通平砧锻造法在控制轴类锻件的横向应力上更有利,有更广泛的工艺参数范围。

水平V型砧和平砧联合拔长圆形棒料的多工步数值模拟

前人的研究表明,使用水平V型砧锻造法可以有效控制锻件内部金属的流动方向和纤维流向,提高锻件的力学性能,使锻件的金属纤维组织、锻件整体性能、内部应力状态、宏观几何形状相比普通锻造法都得到极大改善。采用deform软件完成了水平V型砧和平砧联合拔长圆形棒料的多工步数值模拟。有限元法分析结果显示,使用水平V型砧锻造法,结合平砧法拔长整形压平,甚至在较小砧宽比为0.4的条件下,按一定顺序多工步拔长,也能使锻件内部变形量分布均匀,等效应力合理,避免了普通锻造法出现的力学异向性能,有利于提高拔长大型轴类锻件的效率,具有更广阔的工艺参数范围。

水平V型锥面砧改善轴类锻件异向性的研究

水平V型锥面砧为横向性能有要求的轴类锻件提供了一种拔长锻造方法,通过改变工具形状、控制纤维流向的方法,来提高轴类锻件横向力学性能,改善异向性。本文进行了水平V型锥面砧与上平砧-下V砧拔长矩形截面坯料锻造的对比试验,通过对比两种锻造方法拔长锻件的纵向、横向力学性能,证实了水平V型锥面砧锻造法达到了普通锻造方法难以实现的锻造效果——轴类锻件力学性能的异向性明显改善,即水平V型锥面砧拔长的锻件同部位屈服强度、抗拉强度和延伸率的横向与纵向之比均在1.0附近变化。

大锻件拔长工艺优化

在大锻件生产中,为了避免锻件芯部拉应力的产生,降低锻件各向异性,应用有限元模拟软件FORGE对大锻件拔长过程进行了连续性数值模拟,分析了影响锻件质量的主要因素。同时,通过正交试验研究了压下量、砧型、进给量对锻件芯部应力的影响,确定了能够降低锻件各向异性的最佳工艺方案。