蒸汽发生器锥形筒体锻件成形过程的模拟研究
发布时间：2021-10-19 05:44
蒸汽发生器过渡段锥形筒体锻件是大型核电类锻件中成形难度极大的异型锻件,其产品性能直接影响核电设备的运行状态。本文采用空心钢锭作为原始坯料,将空心阶梯坯扩孔成形法的锻造原理作为目标锥形筒体锻件中间工序坯料的外形设计计算依据,进而制定出目标锥形筒体的锻造工艺流程,并在DEFROM-3D软件对锥形筒体各锻造工序有限元模型进行模拟研究。本文重点研究目标锥形筒体的各锻造工序中工艺参数变化对坯料外形尺寸变化以及内部变形区应力、应变场量分布规律的影响,以期获得各成形工序中使坯料获得良好变形质量的锻造工艺参数范围,并为实际生产过程提供理论依据。在空心圆柱毛坯开坯镦粗工艺的研究中,探究了不同尺寸的坯料镦粗后的变形缺陷情况,并绘制出避免内壁缺陷产生的坯料尺寸范围曲线图,为初始空心圆柱毛坯的选取提供参考。此外,分别研究了空心坯料在平砧整体镦粗、锥形整体镦粗以及不同布砧方式下的局部镦粗中的变形情况,得出了各自合理的锻造工艺参数范围,并为空心圆柱坯料确定了最终镦粗工艺方案。在芯轴拔长成形空心阶梯坯的研究过程中,探究了芯轴拔长工艺中进给量、单砧圧下率以及错砧角等工艺参数的合理范围,在合理的锻造工艺参数变形条件下,...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压水堆核电站各回路示意图
，使工艺设计更加高效、精确和可靠。利用有限元仿真技术不仅可以对现有的工艺方案进行检验，而且还可以通过有限元仿真结果对现有的工艺设计进行优化，使锻件工艺设计建立在更加科学的基础上[8]。因此，借助有限元仿真软件对大型锥形筒体锻件的锻造过程进行模拟研究，可以准确、直观的观察分析锥形筒体锻件锻造过程中应力、应变、温度、金属流动、成形力等场量分布规律，预测成形过程中锻造缺陷的产生，方便人们及时调整工艺参数，避免锻造缺陷的产生，减少传统试错实验带来巨大材料浪费。图1-1压水堆核电站各回路示意图图1-2锥形筒体锻件实物图1.2大型筒体锻件的概述在锻造行业中，人们习惯将公称压力≥1000t的自由锻造液压机所生产的锻件称为大锻件。大锻件是机械制造业的重要基础，被广泛运用中重型机械、发电设备、轧钢设备、冶金矿山、兵器制造、航空航天、船舶与港口设备，以及炼油化工容器等产品中的关键部件，其经济带动性强，辐射作用大，是各大产业链中不可或缺的一环[9]。作为我国大型装备领域成套设备的核心零部件，大锻件的制造水平将制约着我们核电、冶金、造船、航空航天和国防军工等领域的发展，同时在国民经济建设、国防装备发展和现代尖端学科技术的建设中起着非常重要的作用[10]。大锻件的制造能力反应了一个国家在国民经济和国防军事等高端领域的综合实力，是我国目前大型装备制造也发展的瓶颈所在[11]。大型筒体锻件是一种常见的大型锻件，在国家重大技术装备行业中扮演着举足轻重的角色，它的产品性能优劣将直接影响着核电、水电、火电、石油化工等关键行业大型机械装备的运行状态。因此，大型筒体锻件是一种技术含量极高、产品质量性能要求严苛、设计制造流程复杂的高精尖类产品[12]。大型筒体锻件通用以蒸汽发生器外壳、
诔ぃ?档蜕璞缚煽啃裕??以诨?庸す?讨懈谋淞俗缎瓮蔡褰鹗舻南宋?飨撸??易引起锻件内部组织性能不佳，后续热处理难度增大的问题。针对传统锻造方法的不足，相关研究人员[33-38]基于锥形筒体外形结构特征的理论推导，假定扩孔前后同一高度处横截面近似相同原理计算分析得出锥形筒体锻件扩孔前的坯料形状为空心锥形坯，并将其外圆轮廓简化成一系列台阶，以此来降低实际制坯过程的操作难度，同时也使锥形筒体的制坯更具科学理论依据，便于最终成品尺寸精度的把控。本文将基于上述锥形筒体制坯设计原理，对目标锥形筒体锻件（图3-1）的中间坯进行设计计算分析，并制定出以空心钢锭为原始毛坯的锥形筒体锻造工艺方案。图3-1目标锥形筒体锻件图示3.1阶梯坯扩孔成形法的工艺原理分析及验证根据锥形筒体外形结构特征，通常需要成形出一定形状和尺寸的中间过渡坯料，然后经扩孔锻制出成品。本文将选用特定型号的空心钢锭作为原始坯料，然后对其进行开坯镦粗以改善原始组织，再进行芯轴扩孔修整成形一定尺寸的空心圆柱坯料，再经芯轴拔长操作锻出空心阶梯坯，最后通过局部芯轴扩孔工序将坯料锻打至目标锻件尺寸及形状。3.1.1坯料外形结构分析由于芯轴扩孔时坯料的轴向伸长量通常很小，故可近似认为芯轴扩孔前后坯料的轴向长度的变化量忽略不计，进而可以假定坯料扩孔前等高处的坯料圆周截面积与扩孔后锥形筒体的圆周截面积相等[33-36]。因此，基于上述理论假定可以建立扩孔前后坯料与锥形筒体的对应几何模型，如图3-2所示。
本文编号：3444265
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压水堆核电站各回路示意图
，使工艺设计更加高效、精确和可靠。利用有限元仿真技术不仅可以对现有的工艺方案进行检验，而且还可以通过有限元仿真结果对现有的工艺设计进行优化，使锻件工艺设计建立在更加科学的基础上[8]。因此，借助有限元仿真软件对大型锥形筒体锻件的锻造过程进行模拟研究，可以准确、直观的观察分析锥形筒体锻件锻造过程中应力、应变、温度、金属流动、成形力等场量分布规律，预测成形过程中锻造缺陷的产生，方便人们及时调整工艺参数，避免锻造缺陷的产生，减少传统试错实验带来巨大材料浪费。图1-1压水堆核电站各回路示意图图1-2锥形筒体锻件实物图1.2大型筒体锻件的概述在锻造行业中，人们习惯将公称压力≥1000t的自由锻造液压机所生产的锻件称为大锻件。大锻件是机械制造业的重要基础，被广泛运用中重型机械、发电设备、轧钢设备、冶金矿山、兵器制造、航空航天、船舶与港口设备，以及炼油化工容器等产品中的关键部件，其经济带动性强，辐射作用大，是各大产业链中不可或缺的一环[9]。作为我国大型装备领域成套设备的核心零部件，大锻件的制造水平将制约着我们核电、冶金、造船、航空航天和国防军工等领域的发展，同时在国民经济建设、国防装备发展和现代尖端学科技术的建设中起着非常重要的作用[10]。大锻件的制造能力反应了一个国家在国民经济和国防军事等高端领域的综合实力，是我国目前大型装备制造也发展的瓶颈所在[11]。大型筒体锻件是一种常见的大型锻件，在国家重大技术装备行业中扮演着举足轻重的角色，它的产品性能优劣将直接影响着核电、水电、火电、石油化工等关键行业大型机械装备的运行状态。因此，大型筒体锻件是一种技术含量极高、产品质量性能要求严苛、设计制造流程复杂的高精尖类产品[12]。大型筒体锻件通用以蒸汽发生器外壳、
诔ぃ?档蜕璞缚煽啃裕??以诨?庸す?讨懈谋淞俗缎瓮蔡褰鹗舻南宋?飨撸??易引起锻件内部组织性能不佳，后续热处理难度增大的问题。针对传统锻造方法的不足，相关研究人员[33-38]基于锥形筒体外形结构特征的理论推导，假定扩孔前后同一高度处横截面近似相同原理计算分析得出锥形筒体锻件扩孔前的坯料形状为空心锥形坯，并将其外圆轮廓简化成一系列台阶，以此来降低实际制坯过程的操作难度，同时也使锥形筒体的制坯更具科学理论依据，便于最终成品尺寸精度的把控。本文将基于上述锥形筒体制坯设计原理，对目标锥形筒体锻件（图3-1）的中间坯进行设计计算分析，并制定出以空心钢锭为原始毛坯的锥形筒体锻造工艺方案。图3-1目标锥形筒体锻件图示3.1阶梯坯扩孔成形法的工艺原理分析及验证根据锥形筒体外形结构特征，通常需要成形出一定形状和尺寸的中间过渡坯料，然后经扩孔锻制出成品。本文将选用特定型号的空心钢锭作为原始坯料，然后对其进行开坯镦粗以改善原始组织，再进行芯轴扩孔修整成形一定尺寸的空心圆柱坯料，再经芯轴拔长操作锻出空心阶梯坯，最后通过局部芯轴扩孔工序将坯料锻打至目标锻件尺寸及形状。3.1.1坯料外形结构分析由于芯轴扩孔时坯料的轴向伸长量通常很小，故可近似认为芯轴扩孔前后坯料的轴向长度的变化量忽略不计，进而可以假定坯料扩孔前等高处的坯料圆周截面积与扩孔后锥形筒体的圆周截面积相等[33-36]。因此，基于上述理论假定可以建立扩孔前后坯料与锥形筒体的对应几何模型，如图3-2所示。
本文编号：3444265
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