闭开联合楔横轧轴类件成形与成性均匀性研究

发布时间：2022-07-12 19:12

　　楔横轧轴类件的均匀性是指轧件在轧制过程中变形的均匀程度。在成形过程中,轧件变形均匀性越高,轧件各部分的变形程度就越趋于均匀,有利于产生均匀的内部组织和良好的外观尺寸。在衡量轧制工艺的优劣性时,轧件在轧制过程中的均匀性应作为重要的参考因素。因此,本文开展闭开联合楔横轧轴类件成形与成性的均匀性研究,在轧制过程中确保轧件的高质量、高效率和材料的高利用率。本文采用DEFORM-3D仿真和闭开联合楔横轧轴类件轧制实验相结合的研究方法,系统研究闭开联合楔横轧轴类件成形与成性的均匀性,通过有限元模拟可以看到轧件变形过程中轧件的金属流动规律、应力应变,以及成形后的平均晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,从而定量的衡量轧件变形均匀程度。因此,在阐明均匀性评价指标基础上,采用数值模拟方法,从轧制过程中各阶段应力应变的变化情况研究了成形均匀性,着重研究了轧件断面收缩率对成形均匀性的影响;从轧制过程中各阶段平均晶粒尺寸和动态再结晶体积分数的变化情况研究了成性均匀性;在此基础上,分别研究了楔入段挡楔角θ₁,挤压延展段挡楔角θ₃,断面收缩率以及坯料直径对凹心值和微观晶粒分布均... 

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 楔横轧工艺研究现状
        1.1.1 楔横轧工艺
        1.1.2 楔横轧工艺的发展概况
    1.2 楔横轧工艺质量控制研究现状
    1.3 课题来源及研究内容
        1.3.1 课题的来源
        1.3.2 课题的研究意义
        1.3.3 课题的研究内容
2 闭开联合楔横轧轴类件的有限元建模
    2.1 闭开联合楔横轧轴类件工作原理
    2.2 模具设计的原则
        2.2.2 楔横轧工艺参数的选取原则
    2.3 闭开联合楔横轧的模具设计
        2.3.1 轧件的材料与尺寸
        2.3.3 闭开联合楔横轧闭式阶段模具改进方法
        2.3.4 开式阶段模具改进方法
    2.4 闭开联合楔横轧轴类件的有限元数值模拟模型的建立
        2.4.1 材料42CrMo的本构方程与再结晶模型
        2.4.2 有限元法及软件概述
        2.4.3 有限元模型的简化假设
        2.4.4 建立闭开联合楔横轧有限元模拟模型
    2.5 本章小结
3.轴向闭开联合楔横轧成形均匀性分析
    3.1 基于应变变形均匀性系数的评价指标
    3.2 楔横轧成形过程受力状态分析
    3.3 闭开联合楔横轧工艺金属流动分析
    3.4 闭式轧制段应力场分析
        3.4.1 闭式楔入段纵截面应力分析
        3.4.2 闭式展宽段纵截面应力分析
        3.4.3 闭式轴向挤压延展段纵截面应力分析
        3.4.4 闭式精整段纵截面应力分析
        3.4.5 开式楔入段纵截面应力分析
        3.4.6 开式展宽段纵截面应力分析
        3.4.7 开式精整段纵截面应力分析
    3.5 闭式轧制段应变场
        3.5.1 闭式楔入段纵截面应变分析
        3.5.2 闭式展宽段纵截面应变分析
        3.5.3 闭式轴向挤压延展段纵截面应变分析
        3.5.4 闭式精整段纵截面应变分析
        3.5.5 开式楔入段纵截面应变分析
        3.5.6 开式展宽段纵截面应变分析
        3.5.7 开式精整段纵截面应变分析
    3.6 断面收缩率对闭开联合轧制成形均匀性的影响
    3.7 本章小结
4.轴向闭开联合楔横轧成性均匀性分析
    4.1 基于平均晶粒尺寸的成性均匀性评价指标
    4.2 轴类件轴向闭开联合轧制温度场的分布
        4.2.1 闭式楔入段温度场
        4.2.2 闭式展宽段温度场
        4.2.3 闭式轴向挤压延展段温度场
        4.2.4 闭式精整段温度场
        4.2.5 开式楔入段温度场
        4.2.6 开式展宽段温度场
        4.2.7 开式精整温度场
        4.2.8 轧件内部的温度特征
    4.3 轴类件闭开联合轧制微观组织分布特征
        4.3.1 闭式楔入段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.2 闭式展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.3 闭式轴向再延伸段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.4 闭式精整段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.5 开式楔入段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.6 开式展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.7 开式精整段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
        4.3.8 轧件的平均晶粒尺寸变化特征
    4.4 断面收缩率对成性均匀性的影响
    4.5 本章小结
5 工艺参数对闭开联合轧制均匀性的影响
    5.1 轧件端部凹心与闭开联合楔横轧成形均匀性的关系
        5.1.1 轧件端部凹心长度的计算方法
    5.2 工艺参数对闭式楔横轧轴类件端部凹心的影响规律分析
        5.2.1 不同工艺参数凹心值的测量
        5.2.2 楔入段挡楔角θ1对凹心值的影响
        5.2.3 轴向挤压延展段挡楔角θ3对凹心值的影响
        5.2.4 断面收缩率对凹心值的影响
        5.2.5 坯料直径对凹心值的影响
        5.2.6 各因素对闭开联合楔横轧轧件凹心值的影响程度
    5.3 工艺参数对闭开联合楔横轧轴类件成性均匀性的影响规律分析
        5.3.1 轧件平均晶粒尺寸与成性均匀性的关系
        5.3.2 不同工艺参数平均晶粒尺寸的测量
        5.3.3 楔入段挡楔角θ1对轧件各截面平均晶粒尺寸的影响
        5.3.4 轴向挤压延展挡楔角θ3对轧件各截面平均晶粒尺寸的影响
        5.3.5 断面收缩率对轧件各截面平均晶粒尺寸的影响
        5.3.6 坯料直径对轧件各截面平均晶粒尺寸的影响
    5.4 本章小结
6 闭开联合楔横轧成形与成性的轧制实验
    6.1 实验准备
    6.2 实验过程
        6.2.1 坯料准备
        6.2.2 实验模具
        6.2.3 实验挡板
    6.3 实验步骤
    6.4 实验结果与分析
        6.4.1 模拟与实验轧件端面质量对比
    6.5 闭开联合楔横轧微观组织实验
        6.5.1 轧制前晶粒尺寸测定
        6.5.2 轧制后晶粒尺寸测定
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]模具参数对闭开联合轧制汽车油泵轴力能参数的影响[J]. 魏伊伦,束学道,王雨,田端阳,殷安民,姬开宇.  中国机械工程. 2017(10)
[2]工艺参数对闭开联合楔横轧轴件端部质量的影响[J]. 位杰,束学道,柳传,王英,李子轩,周子荣.  热加工工艺. 2016(15)
[3]工艺参数对闭开联合轧制件微观组织的影响研究[J]. 周子荣,束学道,位杰,殷安民,马吉栋.  热加工工艺. 2016(15)
[4]基于挡楔与二次闭式的闭开联合楔横轧有限元数值模拟[J]. 姬开宇,束学道,孙宝寿,彭文飞,王英.  宁波大学学报(理工版). 2016(02)
[5]非调质钢空心轴楔横轧控冷相变过程数值模拟[J]. 王敏婷,李学通,彭进,杜凤山.  材料热处理学报. 2013(06)
[6]楔横轧非对称轴类件微观组织演变的预测[J]. 龚文炜,束学道,彭文飞.  热加工工艺. 2013(11)
[7]回火温度对42CrMo钢冲击韧性的影响[J]. 陈俊丹,莫文林,王培,陆善平.  金属学报. 2012(10)
[8]楔横轧不同变形阶段的微观组织演变分析[J]. 张宁,王宝雨.  塑性工程学报. 2012(01)
[9]坯料端部形状对楔横轧轧件凹心影响的研究[J]. 魏新红,束学道.  热加工工艺. 2011(21)
[10]楔横轧非对称轴类件有限元模型分析[J]. 彭文飞,张康生,贾震,胡正寰.  塑性工程学报. 2010(02)

硕士论文
[1]闭式楔横轧成形轴端关键技术研究[D]. 位杰.宁波大学 2017
[2]闭式楔横轧成形轴类件及其端部质量研究[D]. 程超.宁波大学 2013
[3]楔横轧非对称轴类件微观组织演变规律及无料头技术研究[D]. 龚文炜.宁波大学 2012
[4]楔横轧多楔同步轧制空心车轴微观组织规律研究[D]. 曾雪磊.宁波大学 2012
[5]回转体楔横轧成形工艺研究[D]. 李文慧.沈阳理工大学 2011



本文编号：3659686