上平下V形砧锻造阶梯轴关键技术的研究

建立了上平下V形砧拔长圆轴的力学模型,分析了各区的应力与变形;提出了上平下V形砧锻造阶梯轴台阶的操作原则,确定了坯料转动角度与压下量的匹配关系;针对1365mm支承辊坯的台阶拔长,按新操作原则制订了工艺参数,进行了数值模拟。结果表明:变形区应力状态好,中心区域的锻透性良好,变形部分轴线的偏移量小。按新技术进行了实际生产,制造的锻件经超声波探伤证实为合格,锻造中变形部分的轴线偏移量小于要求值。

大型核电低压转子锻件倒棱新工艺的模拟

低压转子是核电机组关键零部件。低压转子锻件方截面坯料倒棱工艺一般采用普通平砧或无曼内斯曼效应的锻造法(Free from Mannesmann effect,FM)法,锻坯的变形仅集中在表层,难以深入心部,这浪费了倒棱工艺的大压下量。提出一种新的改进工艺方案,采用V形砧倒棱工艺来改善锻件心部应力应变状态,并通过数值模拟和物理模拟相结合的方法对其应力应变的分布进行研究。模拟结果表明,采用V形砧倒棱工艺,锻件心部等效应变增加,静水压力增大,随V形砧角度的减小应力应变分布效果更好;本质为型砧侧壁和锻件的接触面积的增加,使得接触处形成难变形区,从而使锻件取得更好的心部应力应变条件。连砧倒棱在两砧相搭接处对应区域存在小变形区,可以通过错砧工艺进行消除。建议倒棱工艺采用V形砧,角度小于等于120°,压下率大于20%,连砧错砧。

大型厚壁封头热锻成形中降低成型载荷的策略

大型厚壁封头严苛的使用性能要求其采用整体锻造方法生产,但锻造企业通常不具备足够的设备能力以满足封头整体锻造超高的力能需求。基于刚粘塑性有限元模拟平台DEFORM-3D,对大型厚壁封头上砧旋转锻造成形原有的工艺方案进行了模拟仿真,分析了产生折迭缺陷和锻造载荷超限的原因。优化上砧形状为马鞍型,并确定上砧的运动轨迹为单周压下量为100 mm,每压下一次后上砧旋转角度为24°。对优化后的工艺方案进行仿真计算。结果表明,工艺优化有效地将所需的成形载荷降到了设备能力允许的范围之内,并使整体锻造的封头无折迭缺陷。研究结果对提高封头整体锻造的可行性及改善大型厚壁封头的成形质量具有重要的指导意义。

大型筒体锻件空心钢锭锻造工艺探索

针对反应堆压力容器等大型筒体锻件采用实心钢锭存在的钢锭利用率低和生产周期长等缺点,对空心钢锭锻造工艺进行优化。通过铅试件物理模拟和DEFORM-3D数值模拟,研究空心钢锭在不同压下率、芯轴直径、砧宽、芯轴转角、接砧量和布砧方式下镦粗、芯轴拔长和芯轴扩孔时的变形规律,提出了避免空心锻造缺陷的方法,可为国产大型筒体锻件的空心钢锭锻造工艺规范制定提供参考依据。

大型低压转子锻件多道次拔长工艺控制

随着大型核电低压转子锻件尺寸和重量的增加,锻造工艺需要解决的核心问题之一,就是主拔长工艺中锻件变形能够均匀,而且可防止漏砧,防止局部存在未变形区。文章提出多道次拔长工艺控制方法,通过合理翻转及布砧工艺提高锻件的整体变形效果,并通过数值模拟和物理模拟相结合的方法,对不同工艺的应变分布进行研究。研究结果表明,锻造时,合理的翻转及布砧工艺可以得到较好的内部变形分布。考虑到方便操作,认为对90°翻转工艺采用错砧0.8布砧工艺,对180°翻转工艺采用错砧0.7布砧工艺。

核电用大型饼类锻件排砧工艺的研究

为了解决大型饼类锻件成形过程中因锻件变形不均匀引起的层状裂纹缺陷,通过DEFORM-3D有限元软件建立了排砧工艺的有限元模型,对传统下平台的排砧工艺进行了改进,提出了上下平砧的对称排砧工艺。模拟结果表明使用上下平砧且相邻道次错砧的对称排砧工艺方案能够较大提高锻件的应变均匀程度,减小裂纹倾向;在该工艺方案下采用15%压下率和400mm进砧量的工艺参数可在锻件心部获得稳定的压应力状态,同时具有较高的均匀变形率。通过产品试制和批量生产验证了该工艺方案的合理性。

大型轴类锻件倒棱滚圆过程的数值模拟研究

在钛合金长方体锻件的锻造中,倒棱滚圆长方体锻件是最后一道成形工序,也是整个锻造工艺过程中非常重要一道工序。利用Dform软件,研究钛合金长方体锻件的倒棱滚圆过程,不同的砧形对锻件尺寸精度及其内部应力、应变大小分布的影响。

基于Forge的V型砧成形数值模拟

针对某项目锻造工具V型砧对棒料整形工艺的特殊性要求,在原90°夹角V型砧的基础上,进行了结构改进设计,设计了135°夹角的V型砧,使其能够满足V型砧对棒料的整形工艺的要求。基于Forge软件对棒料在两种V型砧上的整形成形进行了数值模拟,主要包括棒料的成形效果、棒料成形后的等效应力、应变场;同时,对棒料成形过程中V型砧在热应力和压应力的耦合作用下对砧面的影响进行了模拟,主要包括V型砧所受的耦合等效应力及其成形过程中砧面的磨损。通过模拟结果对比及理论分析,得出了135°夹角V型砧的结构设计不仅能满足工艺要求,而且其所受的应力、应变及磨损较90°夹角的V型砧更小。