身管线膛精锻成形极限研究

发布时间：2020-07-26 08:12

【摘要】：身管线膛精锻工艺是一种先进的身管线膛制造工艺。在实际生产中,身管径向锻造存在锻不到阳线、膛线锻不透和膛线过锻三种缺陷,因此建立身管材料的成形极限是身管精密锻造的关键工艺技术。本文以5.8mm 口径纯线膛身管精锻工艺为研究对象,以得到身管线膛精密锻造成形极限为目的,开展了如下研究:应用有限元软件ABAQUS,分别建立身管径向锻造一次锻打成形的二维平面应力模型和三维有限元模型,对膛线成形过程中内膛与芯棒的接触状态、接触法向力、内膛主应力与主应变的变化规律进行详细分析。分析得出:从塑性应变角度可以用一次锻打成形模型代替多次锻打成形模型;三维模型计算结果较二维模型更符合实际;阳线上阳线中点最先产生接触法向力;完全成形后,内膛第二塑性主应变沿芯棒表面周向,阳线和阴线的第二塑性主应变小于零,型腔壁的第二塑性主应变大于零。身管径向锻造的缺陷有锻不到阳线、膛线锻不透和膛线过锻。本文从试验和理论两方面研究了阳线锻不到缺陷、膛线锻不透缺陷和膛线过锻缺陷的特点和表现形式,建立了身管内膛锻不到阳线、膛线锻不透和膛线过锻的缺陷判断准则。以阳线中点的接触法向力大于零作为锻到阳线准则及其阈值;以阳线上距阳线边某处第二塑性主应变小于零作为膛线锻透准则及其阈值。以Atsuo Watanabe提出的断裂准则作为膛线过锻的判断准则,并对某身管材料进行了常规力学性能试验,结合试验结果和试验模拟获得了该材料的膛线过锻准则阈值。根据身管径向锻造二维平面应力模型和三维有限元模型,结合三个缺陷判断准则,以毛坯径比和外圆半径减小量、毛坯径比和锻造比来表征不同尺寸毛坯锻造时的成形极限,建立毛坯径比在3到6范围时的身管内膛成形极限图,并用试验验证了该成形极限图的准确性。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316
【图文】：

径向锻造,公司制

目前国内使用的径向锻造机是由奥地利ＧＦＭ公司制造的ＳＫＫ－１０型径向锻造机，逡逑该锻造机具有精密度高、效率高等特点，由计算机控制系统实现全自动操作。身管精锻逡逑成形原理如图１．２所示。该精锻机有４个锤头，锻造时，内膛通过锤头、芯棒和工件的逡逑相互运动进行连续局部加载而成形。四个锤头同时以固定频率在径向来回高速运动击打逡逑工件，工件由反向支撑器和驱动卡头夹持，在夹头的带动下以一定的速度边旋转边作轴逡逑向进给运动，完成整个身管的锻造过程［１７］。为防止塑性变形引起工件升温，在身管锻造逡逑过程中边锻打边冷却，实现真正的精密冷锻成形。图１．３所示为相邻两次锻打过程中锤逡逑头和工件之间相对位置和变形，径向锻打的变形可以分为三部分：下沉段、锻造段和整逡逑形段。在下沉段，毛坯的壁厚不发生变化，但截面积发生了变化；在锻造段，不仅截面逡逑积发生了变化，壁厚也发生了变化，膛线的成形主要发生在锻造段；在整形段，不发生逡逑２逡?

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硕士学位论文逦身管线膛精锻成形极限研究逡逑进一步的变形，主要是巩固和强化锻造段产生的变形。在锻造段变形过程中，不仅外径逡逑逐渐减小，而且产生金属流动和型腔充填。在身管径向锻打成型过程中，每个截面的成逡逑形都是经过多次锻打，变形逐渐累积成形的，所以身管内膛径向锻造是一种通过连续局逡逑部加载的精密冷塑性成形工艺。逡逑

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＾＾丨锤头运动逦毛坯逦四锤头分布示意图逡逑图１．２身管径向精锻示意图逡逑ｒ—ｔ逦ｎ逡逑Ｉ逡逑逦下沉段Ｉ逡逑锻造段邋整形段逡逑：逦￣邋—邋二个逡逑图１．３身管内膛精密径向锻造变形示意图逡逑（虚线表示下次锻打时锤头和工件之间相对位置）逡逑１．３径向锻造工艺试验和理论研宄现状逡逑１．３．１国外径向锻造工艺研究现状逡逑１９７４年，美国ＴＲＷ公司为岩岛兵工丨（ＲｏｃｋｌｓｌａｎｄＡｒｓｅｎａｌ）进行了邋Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ材料、逡逑７．６２ｍｍ邋口径身管径向锻造成形过程中工艺参数优化试验，该试验主要是针对纯线膛锻逡逑打进行，得出锻造比控制在１５％？２５％之间，试验也观察到如果锻造比太低，则阳线出逡逑现充不满，如果锻造比太大，则会产生阳线擦伤或局部剪应变过大产生小裂纹〃８］；随后逡逑在１９７５年，ＴＲＷ公司又为岩岛兵工厂进行了基于新材料的身管径向锻造成形工艺试验，逡逑此次试验既有纯线膛锻造也有线弹膛同锻，得到了较好的身管径向锻造成形工艺［１９］。在逡逑开展试验研究的同时，关于身管径向锻造工艺分析与优化的理论研宄也在进行。１９７４逡逑３逡逑

【参考文献】