42CrMo环件铸辗复合成形的跨尺度建模

基于有限元理论和元胞自动机模型,提出一种宏观与微观尺度相结合的铸态42CrMo合金环件短流程铸辗复合成形工艺混合建模方法。在铸辗复合成形新工艺理论框架下,定义考虑环坯热变形行为和晶粒空间结构的宏观/微观边界转换条件,该边界条件有助于环件的形/性一体化调控。在微观元胞自动机模型框架下,研究晶粒拓扑变形技术,充分考虑晶粒空间重叠的结构问题,通过独立成分分析对晶粒的拓扑结构进行优化。应用混合模型模拟环件短流程铸辗复合成形过程,结果表明,混合建模能根据环件整体和各位置所需表现尺度的不同,应用不同层次的宏微观模型分别模拟,有效提高了铸态环件短流程铸辗复合成形工艺的模拟效能。

不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸坯微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题。驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一。本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制。结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗晶;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大。