压下率与送进率对径向锻造锻件质量影响的研究

发布时间：2017-09-30 22:05

  本文关键词：压下率与送进率对径向锻造锻件质量影响的研究

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【摘要】：径向锻造是一种有效的金属体积成形技术,由于锻件强度高、耐疲劳性好,在工业生产中应用广泛。实践表明,径向锻造能显著提高金属塑性、减小摩擦、改善表面质量并提高尺寸精度。目前,其理论研究还不充分,工艺制定还不成熟。因此,径向锻造中常常会出现锻不透、端面出现凹坑与双鼓缺陷、背部脊纹、内部裂纹、缩孔等一系列问题。针对上述问题,本文对径向锻造基本成形规律与机理以及实际应用进行了相关的研究工作。主要研究内容总结如下:首先,基于径向锻造的工作原理,建立了简化的轴对称模型,对工艺参数进行无量纲化,然后采用不同径向压下率和送进率对径向锻造过程进行了系统的模拟,分析了压下率与送进率等参数对径向锻造成形中应力及应变分布、端面形状和锤头打击力的影响,总结了径向锻造过程中的一些基本规律,系统地比较和评估了应变应力等对锻件质量的影响,结果表明,为获得良好的应力状态和应变分布、减少锻造缺陷,同时可以满足一般的设备吨位,压下率与送进率必须合理搭配。在制定工艺时,应兼顾锻件质量、生产率、锻造设备最大吨位,合理选择压下率与送进率。本文给出了一个兼顾锻件质量、生产率、锻造设备最大吨位等要求合理选择压下率与送进率参数的径向锻造工艺设计示例。然后,采用有限元法建立并验证了径向锻造成形轴类锻件的三维数值模型,并与轴对称模型进行对比,说明利用轴对称模型得到的规律是有意义的,可以用来指导生产。再在三维模型中设置孔洞,研究了径向锻造成形过程中的孔洞演变规律。结果表明,压下率、送进率以及孔洞本身对孔洞闭合都有影响。为保证锻件质量,获得良好的力学性能以及延长锻件的使用寿命,应尽可能选择合理的工艺参数,使得孔洞在径向锻造过程中发生闭合甚至焊合。最后,通过径向锻造试验,验证了压下率对应变、送进率对端部缺陷、孔洞演变等模拟结果,并对实验数据与模拟数据进行了误差分析。
【关键词】：径向锻造 压下率 送进率 数值模拟 实验
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 径向锻造概况12-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 锻透性研究14-15
• 1.2.2 应力分布规律的研究15-16
• 1.2.3 锻造载荷的研究16
• 1.2.4 锻件缺陷研究16
• 1.2.5 锻造中的孔洞研究16-18
• 1.3 课题研究内容和意义18-20
• 第二章 轴对称模型有限元模拟与分析20-40
• 2.1 有限元模型的建立与验证20-21
• 2.1.1 有限元模型的建立20-21
• 2.1.2 有限元模型的验证21
• 2.2 径向锻造金属流动规律21-22
• 2.3 模拟结果分析22-39
• 2.3.1 应变分布23-26
• 2.3.2 端面形状26-28
• 2.3.3 应力分布28-33
• 2.3.4 锻造载荷分布33-36
• 2.3.5 径向锻造变形规律的应用36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 三维模型有限元模拟与分析40-59
• 3.1 三维有限元模型模拟与分析40-50
• 3.1.1 三维有限元模型的建立与验证40-42
• 3.1.2 结果分析42-50
• 3.2 带孔洞模型的三维模拟与分析50-58
• 3.2.1 模拟参数设置50
• 3.2.2 结果分析50-58
• 3.3 本章小结58-59
• 第四章 实验验证59-70
• 4.1 实验原理与装置59-60
• 4.2 压下率对应变的影响60-63
• 4.3 不同轴向送进量对端面形状的影响的验证试验63-65
• 4.4 孔洞闭合验证实验65-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 主要结论70-71
• 5.2 研究展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文77

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本文编号：950648