11Cr17马氏体不锈钢热变形行为研究及传动杆锻造工艺优化

发布时间：2018-05-08 10:58

  本文选题：11Cr17马氏体不锈钢 + 本构方程　； 参考：《江苏大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着国民经济的增长与材料技术的发展,不锈钢材料已在机械行业内得到了广泛的使用。不锈钢的显著特点是其具有较好的抗腐蚀性能及优良的机械性能,由不锈钢材料所制造的零件不仅强度好,使用寿命也较其他材料高。然而其锻造难度较大,对工艺的把控严格,导致了国内不锈钢锻件的生产水平低,产品质量不稳定。本课题以某锻造厂生产的11Cr17马氏体不锈钢传动杆锻件为研究对象,由于11Cr17马氏体不锈钢的特殊流变性能,导致了该锻造模具寿命普遍较低,易产生开裂和磨损等早期失效的情况,为了解决这些问题,提高模具寿命从而降低企业损失,本文采用物理试验结合有限元分析的方法,对其锻造工艺参数进行优化,改善模具失效情况,主要的研究内容如下:(1)采用Gleeble-3800型热模拟试验机在温度800℃~1100℃、应变速率0.01s-1~5s-1,应变量在50%下进行等温热压缩试验,得到了11Cr17马氏体不锈钢材料的流变应力曲线,并通过拟合推导出了描述该材料热变形行为的流变应力方程。根据动态材料模型建立了11Cr17不锈钢的热加工图,从而确定11Cr17不锈钢的最佳热加工参数的选择范围为温度900~1050℃、应变速率0.05s-1~0.1s-1,并得到了该材料易产生失稳缺陷的区域。(2)根据涡轮增压器传动杆锻件的结构特点设计了适合该产品局部锻造工艺,并结合有限元分析软件Forge对锻造过程进行模拟分析,得到了传动杆锻造的成形载荷曲线、模具应力分布及模具磨损分布情况,与实际生产过程中的模具失效情况相符。(3)为了得到最合理的锻造工艺参数组合,设计了多目标正交试验,得到了对模具寿命综合指标影响程度最大的三个影响因素,通过构建BP神经网络训练并拟合得到了影响因素与模具寿命指标的非线性函数映射关系,采用遗传算法对该映射关系进行寻优,最终得到了11Cr17马氏体不锈钢传动杆件的最优锻造工艺参数组合。(4)结合实际生产试验,证明了由以上方法获得的最优锻造工艺参数能够有效较低模具的早期失效概率,所生产的传动杆零件成形效果好,尺寸精确无锻造缺陷。本课题将11Cr17马氏体不锈钢的材料特性试验研究与有限元模拟技术及优化算法相结合,从对材料物理试验至锻造过程的有限元分析,再对工艺进行算法寻优,采用循序渐进的研究方法有效改善了模具寿命问题,为今后此种材料及此类产品的实际锻造生产工艺提供了理论指导及依据。
[Abstract]:With the growth of national economy and the development of material technology, stainless steel materials have been widely used in machinery industry. The remarkable characteristic of stainless steel is that it has good corrosion resistance and excellent mechanical properties. The parts made of stainless steel not only have better strength but also have higher service life than other materials. However, the forging of stainless steel forgings in China is difficult and strict, which leads to the low production level of stainless steel forgings and unstable product quality. This subject takes the 11Cr17 martensite stainless steel transmission bar forgings produced by a forging factory as the research object. Because of the special rheological properties of the 11Cr17 martensite stainless steel, the forging die life is generally low. In order to solve these problems and increase die life and reduce enterprise losses, this paper optimizes the forging process parameters by means of physical test and finite element analysis. The main contents of the research are as follows: (1) the main research contents are as follows: (1) the Gleeble-3800 thermal simulator is used to carry out the isothermal compression tests at 800 鈩，

本文编号：1861116