85Cr18Mo2V进气门电镦和模锻成形工艺研究

发布时间：2017-09-02 11:05

  本文关键词：85Cr18Mo2V进气门电镦和模锻成形工艺研究

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【摘要】：进气门是柴油机交换气体与密封燃烧室的重要零部件,其电镦加模锻的成形工艺非常复杂,电镦过程涉及的参数多,各个参数之间相互制约、相互影响,控制不当,容易引起晶粒粗大、过热、过烧、头部折叠、歪斜、开裂等质量问题,这对后续的模锻成形及气门的使用性能都会产生严重的影响。本文采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对85Cr18Mo2V进气门的成形工艺进行研究。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪对85Cr18Mo2V进气门电镦头部开裂件进行金相组织、微观形貌和能谱分析。结果发现,电镦后坯料端部的晶粒组织粗大不均匀,晶界有熔化、过烧现象,裂纹从坯料表面沿着晶界向内部扩展,发生了严重的沿晶腐蚀。能谱分析发现材料晶界上存在大量含Ca和Al的夹杂物,有明显的杂质元素偏聚现象。利用有限元模拟软件Deform对进气门的电镦成形过程进行数值模拟。通过模拟进气门在不同的镦粗速度、加热温度等工艺参数下电镦过程中等效应力、等效应变和金属流动的变化规律,获得优化的电镦工艺参数为:镦粗缸速度V1=18 mm/s,砧子速度V2=2 mm/s,初始间距a=20 mm,加热温度T=1100℃。采用优化的电镦工艺参数,获得了成形良好的电镦坯料,在此基础上模拟了不同模锻温度、上模速度等工艺参数对气门模锻成形的影响。结果显示在模锻温度为1150℃,上模速度为50mm/s,砧子和模具的温度为350℃,摩擦系数为0.2时,气门充型效果最好。为了验证数值模拟的结果,本文采用优化的工艺参数,对85Cr18Mo2V棒料进行电镦和模锻成形,并对工件进行了解剖试验,结果显示,获得的进气门外形尺寸符合图纸要求,表面无裂纹、折叠、过烧等缺陷,内部组织均匀,无微观裂纹,与模拟的结果是一致的。本文得到的结论对优化进气门工艺参数,提高进气门制造质量具有指导性意义。
【关键词】：电热镦粗 数值模拟 成形缺陷 工艺优化
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK426
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究的背景、目的及意义12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究目的12-13
• 1.1.3 研究意义13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 电镦技术研究现状13-15
• 1.2.2 有限元法研究现状15-19
• 1.3 研究方案19-22
• 1.3.1 课题来源19
• 1.3.2 研究内容19-22
• 第2章 电镦技术研究22-30
• 2.1 电镦成形工艺概述22-23
• 2.2 电镦机工作原理23-24
• 2.3 进气门电镦成形过程分析24-25
• 2.4 进气门成形模具设计25-27
• 2.5 电镦工艺参数分析27-29
• 2.5.1 电镦速度27
• 2.5.2 电镦加热温度与顶锻力27-28
• 2.5.3 电镦初始间距28
• 2.5.4 加热电流28-29
• 2.5.5 夹紧力29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 进气门失效分析30-36
• 3.1 电镦常见缺陷及分析30
• 3.2 进气门材料的性能30-32
• 3.2.1 85Cr18Mo2V钢的化学成分31
• 3.2.2 85Cr18Mo2V钢的物理性能31
• 3.2.3 85Cr18Mo2V钢的力学性能31-32
• 3.3 进气门失效分析试验32-35
• 3.3.1 失效样品来源32
• 3.3.2 金相样品制备32
• 3.3.3 扫描电镜、能谱样品制备32-33
• 3.3.4 试验结果及分析33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 电镦和模锻成形数值模拟36-60
• 4.1 Deform软件介绍36-37
• 4.2 模拟过程的基本假设和基本方程37-38
• 4.2.1 基本假设37
• 4.2.2 基本方程37-38
• 4.3 电镦成形数值模拟38-49
• 4.3.1 边界条件38-39
• 4.3.2 工艺参数设置39
• 4.3.3 模拟结果及分析39-41
• 4.3.4 工艺参数对电镦成形质量的影响41-49
• 4.4 模锻成形数值模拟49-54
• 4.4.1 边界条件49-50
• 4.4.2 工艺参数对模锻成形质量的影响50-54
• 4.5 进气门解剖试验54-58
• 4.5.1 电镦坯料解剖试验分析54-56
• 4.5.2 模锻气门解剖试验分析56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第5章 全文总结及展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 作者攻读学位期间的科研成果66
• 攻读学位期间参加项目66-67
• 致谢67

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本文编号：778153