基于DEFORM二次开发的38MnVS6非调质钢锻造过程微观组织演化模拟

发布时间：2017-06-13 08:09

  本文关键词：基于DEFORM二次开发的38MnVS6非调质钢锻造过程微观组织演化模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车工业与非调质钢的发展,非调质钢在汽车零部件生产中所占比例日益增加。在使用新型材料的同时,为获得优良综合力学性能的零件,必须严格控制零件锻造生产过程。锻造作为汽车零件生产中重要的一道工序,对零件最终综合力学性能有着直接的影响。热锻过程中,锻造温度、变形速度、模具参数等都会对锻件的微观组织产生影响,从而影响锻件质量。本文研究对象为38MnVS6非调质钢,建立了其微观组织演化模型,在此基础上以商用有限元软件DEFORM为平台编写用户自定义微观组织演变程序,对38MnVS6非调质钢包括锻前加热、锻后冷却在内的锻造过程微观组织演化进行模拟。本文首先对非调质钢特别是38MnVS6非调质钢研究现状、进展与应用进行了介绍。在Gleeble热压缩模拟试验的基础上建立了包括动态再结晶、亚动态再结晶、静态再结晶、晶粒长大在内的微观组织演变模型。在此基础上,选用商用有限元软件DEFORM作为分析平台,在其提供的二次开发模块针对包括加热、预锻、间隙(预锻间隙、终锻间隙)、终锻、锻后冷却在内的锻造过程进行微观组织演变程序编写。为验证编写的微观组织演变程序,本文对晶粒长大试验、单道次热压缩试验、双道次热压缩试验(分别针对静态再结晶与亚动态再结晶)进行模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,证明了开发的微观组织演变程序的可行性。在开发的微观组织演变程序的基础上,使用有限元软件DEFORM首先对形状简单的颚式破碎机偏心轴锻造过程进行模拟。分析了其不同锻造阶段的温度场、应变场的分布情况,并对加热过程、预锻过程、预锻间隙、终锻过程、终锻间隙、冷却过程等发生的微观组织演变进行分析。之后对复杂形状锻件汽车发动机曲轴锻造过程进行模拟,在保证锻件成形与表面质量的前提下,分析其不同锻造阶段的温度场、应变场的分布情况,并针对不同阶段分析了其可能发生的微观组织演变。如加热阶段的晶粒长大,预锻阶段的动态再结晶,间隙内的晶粒长大、亚动态再结晶、静态再结晶,终锻阶段的动态再结晶,冷却阶段的晶粒长大、静态再结晶、亚动态再结晶,及各阶段的晶粒尺寸分布情况。为更好的控制锻件质量与实现工艺优化提供了一定的参考。
【关键词】：38MnVS6非调质钢 微观组织演化 二次开发 偏心轴锻造 曲轴锻造
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG317
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 非调质钢的研究概况11-16
• 1.2.1 非调质钢的发展12-15
• 1.2.2 非调质钢在汽车上的典型应用及发展趋势15-16
• 1.3 38MnVS6非调质钢简介16-18
• 1.4 本课题主要研究内容与研究意义18-19
• 1.4.1 本课题主要研究内容18
• 1.4.2 本课题主要研究意义18-19
• 2 金属塑性成形过程中有限元数值模拟基本理论19-28
• 2.1 引言19-20
• 2.2 刚(粘)塑性有限元理论20-24
• 2.2.1 刚(粘)塑性材料基本假设20
• 2.2.2 刚(粘)塑性材料基本方程20-21
• 2.2.3 刚(粘)塑性有限元变分原理21-22
• 2.2.4 刚(粘)塑性有限元求解22-24
• 2.3 温度场有限元分析24-26
• 2.3.1 温度场基本方程24-25
• 2.3.2 温度场有限元变分25
• 2.3.3 热应力25-26
• 2.4 热力耦合有限元分析26
• 2.5 有限元软件DEFORM简介26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 38MnVS6非调质钢微观组织演化模型、程序开发及验证28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 38MnVS6非调质钢微观组织演化模型28-30
• 3.2.1 动态再结晶模型28-29
• 3.2.2 动态再结晶模型29
• 3.2.3 静态再结晶模型29-30
• 3.2.4 晶粒长大模型30
• 3.3 DEFORM二次开发基础与程序开发30-36
• 3.3.1 DEFORM二次开发基础30-31
• 3.3.2 微观组织演化程序开发31-36
• 3.4 微观组织演化程序验证36-44
• 3.4.1 晶粒长大过程模拟与验证36-37
• 3.4.2 单道次热压缩过程模拟与验证37-40
• 3.4.3 双道次热压缩过程模拟与验证40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 38MnVS6非调质钢偏心轴锻造过程数值模拟45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 工艺参数与有限元模型45-47
• 4.3 数值模拟结果与分析47-55
• 4.3.1 加热过程模拟结果分析47
• 4.3.2 预锻过程模拟结果分析47-48
• 4.3.3 预锻间隙模拟结果分析48-50
• 4.3.4 终锻过程模拟结果分析50-52
• 4.3.5 终锻后间隙及冷却过程模拟结果分析52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 38MnVS6非调质钢曲轴锻造过程数值模拟56-74
• 5.1 引言56
• 5.2 工艺参数与有限元模型56-59
• 5.3 数值模拟结果与分析59-72
• 5.3.1 锻前加热过程模拟结果分析59
• 5.3.2 预锻过程模拟结果分析59-62
• 5.3.3 预锻后间隙模拟结果分析62-65
• 5.3.4 终锻过程模拟结果分析65-68
• 5.3.5 终锻间隙与冷却过程模拟结果分析68-72
• 5.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 展望76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨洪根,崔庆红;非调质钢在工程机械上的运用及评价[J];工程设计学报;2004年04期

2 刘瑞宁;王福明;李强;;微合金非调质钢的发展及现状[J];河北冶金;2006年01期

3 赵丽萍,于春海,段锐;非调质钢分类的研究[J];吉林农业大学学报;1999年04期

4 周杰,孙新岭,张涛,李海峰;金属塑性成形有限元模拟中材料体积变化[J];模具技术;2001年01期

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本文编号：446088