25Mn铸环坯径轴向热辗扩成形数值模拟与工艺研究
本文选题:铸态25Mn + 法兰 ; 参考:《太原科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着环形零件在高档机床业、国防制造业、航天航空业等工业制造领域的普遍应用,尤其对中型、大型轴承套圈和法兰等环形零件的规格要求、品种以及需求量日益增多,如何降低生产成本、提高生产质量和生产效率、节能减排是研究环形零件制造工艺的首要目的。本课题在国家自然科学基金重点(51135007);国家自然科学基金(51205270);高等学校博士点基金优先发展计划(20111415130001)的资助下,重点研究铸环坯在径轴双向辗扩成形过程中的成形工艺,为实现高效率、高质量、低能耗、低污染的环形零件制造生产奠定基础。本文以铸态25Mn环坯热辗扩成形矩形截面法兰为背景,研究其热辗扩成形工艺。首先,通过辗扩运动条件分析、工艺参数合理取值以及径轴向热辗扩三维耦合模型建立,在有限元软件平台simufact.forming中进行了辗扩成形数值模拟,得到法兰环坯在热辗扩过程中的等效塑性应变场、等效应力场和温度场的分布情况,以及金属流动规律。其次,重点分析了两种径轴向进给速度参数控制技术对其他工艺参数及成形法兰件微观组织质量的影响规律,研究了不同高厚变化比、不同轧比坯料对成形法兰件微观组织质量的影响规律,提出了径轴向进给速度控制方案和毛坯设计方法。最后,对模拟得到的最佳环件辗扩参数进行了工业实验,得到的实验结果和模拟结果基本一致,成形法兰件的各项力学性能指标均达到工业要求。研究表明:铸态25Mn环坯在热辗扩过程中,等效塑性应变场、等效应力场和温度场的分布不均匀,通过优化径轴向进给速度控制方案和环坯设计方法可以改善这些场量的分布情况,使成形法兰件的微观组织质量得到提高。本论文的研究为大型法兰件铸辗复合成形工艺的参数优化和工业生产提供了理论依据。
[Abstract]:With the widespread application of annular parts in high-grade machine tool industry, national defense manufacturing industry, aerospace industry and other industrial manufacturing fields, especially for the specification requirements, varieties and demand of ring parts such as medium-sized, large bearing rings and flanges, How to reduce production cost, improve production quality and production efficiency, energy saving and emission reduction is the primary purpose of the research of annular parts manufacturing technology. Supported by the National Natural Science Foundation of China (51135007), the National Natural Science Foundation of China (51205270) and the doctoral Program of higher Education (20111415130001), this project focuses on the research of the forming process of the ring billet in the process of two-way rolling of the radial axis, in order to achieve high efficiency. High quality, low energy consumption, low pollution ring parts manufacturing and production laid the foundation. In this paper, the hot rolling forming process of as-cast 25 mn ring billet with rectangular section flange is studied. First of all, through the analysis of rolling motion conditions, the reasonable selection of technological parameters and the establishment of three-dimensional coupling model of radial and axial hot rolling, the numerical simulation of rolling forming is carried out in the finite element software platform simufact.forming. The equivalent plastic strain field, the distribution of equal effect force field and temperature field, and the metal flow law of flange ring billet during hot rolling are obtained. Secondly, the influence of two kinds of radial axial feed velocity parameter control technology on other process parameters and microstructure quality of flange parts is analyzed, and the different ratio of high thickness change is studied. On the basis of the influence of different blanks on the microstructure and quality of flange, the control scheme of axial feed speed and the design method of blank are put forward. Finally, the optimum ring rolling parameters obtained by simulation are tested in industry. The experimental results are in good agreement with the simulation results, and the mechanical properties of the formed flanges meet the requirements of industry. The results show that the distribution of the equivalent plastic strain field, the equal effect force field and the temperature field are not uniform during the hot rolling process of the as-cast 25mn ring billet. The distribution of these fields can be improved by optimizing the control scheme of radial axial feed speed and the design method of ring blank, and the microstructure quality of formed flange parts can be improved. The research in this paper provides a theoretical basis for parameter optimization and industrial production of large flange casting and rolling compound forming process.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG306
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本文编号:2075545
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