履带链轨节锻造折叠缺陷分析及其抑制措施研究

发布时间：2021-05-23 10:52

　　链轨节产品广泛应用于挖掘机等各类履带传动式工程机械以及坦克、装甲车等军用机械装备,是该类机械装备底盘部分的重要组成零件之一。链轨节工作环境恶劣多变,承受较大的交变应力和冲击应力,需要较好的强度和耐磨性能,因此对其产品加工制造质量要求较高。链轨节产品裂纹等缺陷会造成零件强度性能下降,同时裂纹缺陷在交变载荷作用下扩展较快,从而导致在工作过程中失效报废,影响工程机械的正常服役。某公司生产的链轨节在锻造成形过程中出现了较高比例的锻造折叠缺陷,极大的降低了生产效率,增加了材料浪费。本文从实际生产中缺陷率最高的某型号链轨节入手,针对锻件成形工艺以及模具结构进行分析与研究。本文首先对该型号链轨节的多工步锻造成形过程进行模拟分析,利用三维建模并采用与实际相符的生产工艺参数以及设备参数建立了链轨节成形过程有限元分析模型,模拟获得了该型号链轨节各个工步材料的速度场、应力应变场以及材料分配情况,锻件成形结果与实际锻件外形一致,验证了模型建立的可靠性以及模拟分析结果的可信性。之后,对该型号链轨节生产中折叠缺陷分布情况进行分区域统计,并对缺陷主要发生位置的套孔端折叠进行剖切热蚀实验,通过金属流线分布以及相应的数... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 履带式工程机械及链轨节类零件介绍
    1.2 模锻工艺及模锻件成形缺陷
        1.2.1 模锻成形基本工序及工艺方法
        1.2.2 模锻成形缺陷
    1.3 锻造缺陷控制及其研究现状
    1.4 选题意义及课题主要研究内容
        1.4.1 链轨节锻造工艺及存在问题
        1.4.2 选题意义
        1.4.3 主要研究内容
第2章 链轨节成形工艺分析及有限元模拟
    2.1 引言
    2.2 链轨节成形工艺分析
        2.2.1 链轨节外形与尺寸特征
        2.2.2 链轨节成形生产工艺
    2.3 有限元模型建立和参数设置
        2.3.1 前处理热锻工艺参数
        2.3.2 前处理设备参数
    2.4 制坯工步模拟分析
        2.4.1 金属流动变形分析
        2.4.2 等效应力应变分布
        2.4.3 温度分布分析
    2.5 预锻与终锻模拟结果分析
        2.5.1 金属流动变形分析
        2.5.2 等效应力应变分布
        2.5.3 锻件温度分布
        2.5.4 成形载荷分析
    2.6 模拟结果生产验证
    2.7 本章小结
第3章 链轨节锻造折叠缺陷分析
    3.1 引言
    3.2 链轨节锻件锻造缺陷种类及其统计分析
        3.2.1 链轨节锻件缺陷种类
        3.2.2 链轨节成形缺陷分区域统计
    3.3 缺陷取样热蚀实验分析
        3.3.1 折叠缺陷锻件取样
        3.3.2 样品腐蚀流线特征
    3.4 折叠缺陷有限元模拟分析
        3.4.1 坯料端面节点示踪
        3.4.2 节点分布结果分析
    3.5 链轨节锻造折叠缺陷成因分析
        3.5.1 剪切端面质量缺陷
        3.5.2 坯料圆周边缘回流
    3.6 本章小结
第4章 坯料端面状况对链轨节锻造折叠缺陷影响实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验条件
    4.3 链轨节下料端面质量实验研究
        4.3.1 实验方案设计
        4.3.2 备料和实验过程
        4.3.3 MT检测结果分析
    4.4 链轨节下料端面导角成形实验
        4.4.1 实验方案设计
        4.4.2 实验MT结果分析
    4.5 本章小结
第5章 制坯工艺分析及制坯模具优化设计
    5.1 引言
    5.2 润滑条件对预制坯轴向伸长的影响
    5.3 减径增加坯料长度的调整方案
        5.3.1 Φ60~*319坯料规格方案
        5.3.2 Φ63~*289.5坯料规格方案
    5.4 制坯成形模具优化设计
        5.4.1 基于锻件体积分割的制坯轴向分区
        5.4.2 制坯成形模具尺寸优化
        5.4.3 制坯优化前后锻件成形质量对比
        5.4.4 制坯成形模具结构调整
    5.5 本章小结
第6章 模锻工艺分析及预锻模具优化设计
    6.1 引言
    6.2 链轨节预锻模具结构优化思路
        6.2.1 原工艺及模具结构分析
        6.2.2 模具结构优化思路
    6.3 预锻模具结构优化及模锻工艺模拟分析
        6.3.1 锻件填充性分析
        6.3.2 端面材料流动分析
    6.4 预锻冲孔连皮的设计优化
        6.4.1 预锻冲孔连皮厚度调整成形分析
        6.4.2 预锻斜底连皮成形分析
    6.5 预锻优化成形效果的模拟分析
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金汽车差速器外壳等温锻造成型研究[J]. 于瑞,王中磊.  机械强度. 2019(05)
[2]链轨节的选材及热处理工艺[J]. 彭天成,张开华.  金属加工(热加工). 2018(11)
[3]链轨节锻造数值模拟及模具改进[J]. 陈驰,李朝亮,陈文琳.  模具工业. 2018(10)
[4]链轨节余热淬火件晶粒度细化改善[J]. 惠燕先,周琦,吴岳岭,郭亮,张敏.  金属加工(热加工). 2018(08)
[5]精密锻造技术的现状与发展趋势[J]. 赵震,白雪娇,胡成亮.  锻压技术. 2018(07)
[6]中国筑路机械学术研究综述·2018[J]. 马建,孙守增,芮海田,王磊,马勇,张伟伟,张维,刘辉,陈红燕,刘佼,董强柱.  中国公路学报. 2018(06)
[7]大型锻件坯料内裂纹愈合的物理模拟[J]. 米国发,张军强,徐斌,孙明月.  工程科学学报. 2017(11)
[8]基于金属流线分析的三柱槽壳温挤件工艺优化[J]. 李超,陈立宇,姜同竹,张太良,王匀.  锻压技术. 2017(01)
[9]提高棒料下料断面质量途径探讨[J]. 钟玮,赵升吨,王泽阳,董渊哲,景飞.  锻压装备与制造技术. 2016(02)
[10]钛合金常见锻造缺陷及预防策略[J]. 刘兴旺.  黑龙江科技信息. 2016(03)

硕士论文
[1]某耳轴锤上模锻模具断裂及裂纹扩展研究[D]. 张月婷.重庆大学 2015
[2]连杆锻造成形数值模拟及工艺参数优化[D]. 吴旭.南京理工大学 2014



本文编号：3202389