浮压法压实楔横轧轧件内部空洞的机理研究

发布时间：2023-02-06 08:53

　　随着我国高铁和汽车国内外市场的普及化,车用轴类件、球类件的需求量逐年增长。楔横轧工艺具有高效、节能和节材等优势,通常用于轴类件、球类件的毛坯成形。每年国内约85%的轴类件、球类件是依托楔横轧技术生产。但受成形条件限制,楔横轧轧件心部极易产生空洞缺陷,削弱了轧件的力学性能,甚至会引起楔横轧产品直接报废,在一定程度上制约着我国楔横轧技术的发展。因此,开展消除轧件内部缺陷的研究,对于提高楔横轧产品质量和楔横轧技术的推广具有重要的理论意义和工程应用价值。为了提高楔横轧件的心部质量,本文提出了浮压法,即利用高温高压气体压实楔横轧轧件内部的空洞。首先建立了浮压法压实楔横轧轧件内部空洞的力学模型,推导了工艺参数、轧件形位参数与金属流变之间的关系式。然后,运用DEFORM-3D有限元软件,通过单因素分析法,得到了工艺参数、形位参数对轧件外形尺寸和内部空洞变形的影响规律,验证了力学模型的正确性。在此基础上对空洞闭合时轧件内部应力场、金属流动规律以及微观组织演变规律进行分析,阐明了空洞的闭合机理。由于等效应力决定着空洞能否被焊合,探究各影响因素与轧件心部等效应力之间的关系至关重要,因此采用试验次数较少的均...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 楔横轧简介
    1.2 楔横轧轧件内部的缺陷
    1.3 楔横轧轧件内部缺陷的研究现状
    1.4 课题的来源及研究意义
        1.4.1 课题的来源
        1.4.2 课题提出及研究意义
        1.4.3 浮压法性价比分析
    1.5 浮压法实施的关键及路线
        1.5.1 浮压法实施的关键
        1.5.2 实施的路线
    1.6 课题技术路线及研究内容
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 技术路线
    1.7 本章小结
2 轧件内部空洞闭合的力学模型及有限元建模
    2.1 引言
    2.2 轧件内部空洞闭合的力学模型
        2.2.1 空洞附近金属受力分析
        2.2.2 空洞闭合的条件
    2.3 材料模型
        2.3.1 本构方程
        2.3.2 动态再结晶模型
    2.4 有限元模型建立
        2.4.1 模型简化及假设
        2.4.2 浮压法压实轴件内部空洞的有限元模型
        2.4.3 浮压法压实钢球内部空洞的有限元模型
    2.5 本章小结
3 楔横轧轧件内部空洞闭合的机理研究
    3.1 引言
    3.2 轴件内部空洞闭合的机理分析
        3.2.1 轴件内部空洞变形规律分析
        3.2.2 轴件内部金属流动规律分析
        3.2.3 轴件内部应力场分析
        3.2.4 轴件内部温度场分析
        3.2.5 微观组织演变规律分析
    3.3 钢球内部空洞闭合的机理分析
        3.3.1 钢球内部空洞变形规律分析
        3.3.2 钢球内部金属流动规律分析
        3.3.3 钢球内部应力场分析
        3.3.4 钢球内部温度场分析
        3.3.5 微观组织演变规律分析
    3.4 本章小结
4 外形尺寸对浮压法压实轧件的影响
    4.1 引言
    4.2 长径比对轴件外形和空洞闭合的影响
        4.2.1 研究方案
        4.2.2 轴件直径对其外形和空洞闭合的影响
        4.2.3 轴件长度对其外形和空洞闭合的影响
    4.3 直径对钢球外形和空洞闭合的影响
        4.3.1 研究方案
        4.3.2 钢球直径对其外形的影响
        4.3.3 钢球直径对空洞闭合的影响
    4.4 本章小结
5 空洞形位参数对轧件外形和空洞闭合的影响
    5.1 引言
    5.2 空洞形位参数对轴件外形和空洞闭合的影响
        5.2.1 空洞形状对轴件压实的影响
        5.2.2 空洞径向位置对轴件压实的影响
        5.2.3 空洞轴向位置对轴件压实的影响
        5.2.4 空洞数量对轴件压实的影响
    5.3 空洞形位参数对钢球压实的影响
        5.3.1 空洞形状对钢球压实的影响
        5.3.2 空洞位置对钢球压实的影响
        5.3.3 空洞数量对钢球压实的影响
    5.4 本章小结
6 工艺参数对轧件芯部应力的影响及最小参数预测
    6.1 引言
    6.2 温度对轧件芯部应力的影响
        6.2.1 温度对轴件芯部应力的影响
        6.2.2 温度对钢球芯部应力的影响
    6.3 气压对轧件芯部应力的影响
        6.3.1 气压对轴件芯部应力的影响
        6.3.2 气压对钢球芯部应力的影响
    6.4 基于均匀试验设计方法预测最小气压
        6.4.1 均匀试验设计方法简介
        6.4.2 压实轴件内部空洞的最小气压预测
        6.4.3 压实钢球内部空洞的最小气压预测
    6.5 本章小结
7 浮压法压实楔横轧轧件内部空洞的实验研究
    7.1 实验方案
        7.1.1 研究对象
        7.1.2 实验准备
    7.2 浮压法实验
    7.3 试件压实程度分析
        7.3.1 试件外形尺寸测量
        7.3.2 空洞闭合程度分析
        7.3.3 试件芯部金相分析
    7.4 试件力学性能测试
        7.4.1 表面硬度测量
        7.4.2 抗拉强度分析
    7.5 本章小结
8 总结与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3735695