大型水轮机主轴锻造过程裂纹缺陷的预防

针对大型水轮机主轴内法兰锻件锻造过程的裂纹缺陷,采用热力学实验方法,研究了其主要用钢20SiMn的高温力学性能.结果表明,提高变形温度和降低变形速率有利于避免该材料内部裂纹萌生.根据Cockcroft & Latham延性断裂准则,计算得到了20SiMn钢的延性断裂破坏因子为30.0.利用Deform 3D软件,对大型水轮机主轴内法兰锻造过程进行了数值模拟,预测了该类锻件在空心镦粗过程中裂纹产生的趋势和区域,并提出将单砧压下量控制在8%以内和将镦粗变形量控制在45%的局部空心镦粗优化锻造工艺方案.     

高温塑性加工过程中缺陷修复规律

高温塑性变形金属内部的微裂纹在扩展的同时,有一可逆的修复过程,研究其成因条件和影响因素并加以利用可大大提高产品质量。论文采用钢试件高温模拟方法对热加工过程中易引起大型锻件内部探伤超标的孔洞型缺陷、夹杂性裂纹等缺陷的修复规律进行了探讨。结果表明经高温锻造变形绝大多数缺陷可以在合适的力学条件下修复,但修复机制和条件大不相同。在锻造生产中修复已产生的缺陷或已报废的大型锻件是一种值得探索的新方法     

大型锻件夹杂性缺陷的形成及控制锻造工艺

为合理控制实际生产中大型锻件内部缺陷的变化过程 ,使其各项性能满足检验标准 ,采用物理模拟技术研究了饼、块类锻件较为严重的夹杂性缺陷在塑性成形中的变化规律 ,系统分析了其形成过程及影响要素 ,据此论述了有效控制夹杂性缺陷的锻造方法 ,并将其初步用于实际生产 ,改善了产品内在质量 ,取得了满意效果。研究表明 :造成探伤超标的塑性夹杂性裂纹伴生于孔隙性缺陷闭合的大变形过程中 ,通过控制锻造工艺获得满足产品使用要求的优质锻件是塑性加工学科的重要发展方向     

轧件内部裂纹的模拟实验方法与愈合行为

提出一种预置轧件内部裂纹的模拟实验新方法,即钻孔填充法,将其用于普碳钢中厚板内部裂纹的预置,并对其愈合行为进行轧制实验研究.研究了位于轧件中心、厚度方向三分之一处等位置的裂纹愈合情况.实验结果表明,压下率达到50%以上、开轧温度在1100℃时,内部裂纹可完全愈合;且位于轧件厚向中心位置裂纹的愈合程度好于其他位置,采用缓冷方式时裂纹的愈合程度好于空冷.对轧制过程中裂纹愈合的机理进行了分析,认为在轧制变形条件下,压应力状态为裂纹愈合提供了静力学条件,塑性变形过程中大量原子的定向运动,为裂纹愈合提供了物质补给条件,裂纹两侧的金属原子更容易找到新的平衡位置,形成统一的晶格点阵,从而实现裂纹愈合.     

压缩-扭转复合变形的实验研究

本文以金属塑性成形的屈服准则为依据,提出了一种圆柱体压缩-扭转复合变形工艺,并且用塑性泥做了模拟实验。研究表明:该工艺与传统的镦粗工艺相比,能大幅度地降低锻造变形力,同时能消除坯料中的难变形区,改善变形分布的不均匀性,而且内部孔洞性缺陷能更快地闭合。该工艺在锻造生产中有着光明的前景。     

基于有限体积模拟的模锻优化设计

在锻造等金属大变形的工艺设计中,相关参数的确定很大程度上依赖于经验公式,而有限元法在金属大变形过程数值模拟中有明显的局限性,且模拟结果难以验证.本文基于有限体积法模拟了一典型开式模锻过程,并在通用经验值允许的范围内,根据模拟结果调整工艺设计中的参数设置,有效避免了一种锻件常见缺陷.通过分析变形过程特定时段的变形区形状、分流面的变化及变形力分布曲线,结合相关塑性理论验证了模拟结果的正确性,实现了工艺优化设计.研究证明理论预测与数值模拟相"拟合"的方法可以代替实验用于指导生产实践.     

LD5 高筋薄壁锻件的等温锻造工艺研究

依据ＬＤ５铝合金等温锻造成形高筋薄壁锻件的工艺，在实验室对引入形变热处理的必要性及其工艺规范进行了探讨。对比分析了润滑剂类型、变形温度、保温时间和压力机速度等工艺参数对材料成形性能及组织性能的影响。研究表明，在较低温度下的预变形毛坯，在再结晶温度以上进行锻造，将发生回复和再结晶使晶粒细化，从而达到降低变形抗力、提高塑性、改善充填性之目的。扩展了ＬＤ５成形复杂高筋薄壁锻件的应用范围。     

热形变条件对40Cr钢奥氏体组织的影响

利用Gleeble 1500热／力学模拟实验机，对40Cr钢进行了变形温度为760℃、950℃,变形速率为0．1-30S^-1，变形量为0．1-1的热压缩试验。探讨了热形变参数对钢热变形奥氏体晶粒特征的影响。为制定合理的热加工工艺，提高产品质量，提供了实践依据。     

核电饼类锻件制坯过程鐓粗工艺的有限元分析

利用DEFORM软件,对核电锻件制坯过程中的平板鐓粗工艺进行了有限元模拟.分析了在鐓粗过程中,随着压下量的增加,毛坯难变形区的变化;给出了在变形过程中,不同压下量下毛坯内部的变形过程及应力、应变分布情况.通过有限元分析,对解决核电饼类锻件常出现的裂纹和超声波探伤超标等质量问题,提供了有益的参考.     

实现等向锻造的水平V型锥面砧锻造法

针对水平Ⅴ型锥面砧拔长矩形截面坯料建立了力学模型,并进行了定性物理模拟实验与生产性实验. 研究结果表明,水平V型锥面砧不仅可以实现变形均匀的无横向拉应力锻造,而且提高了轴类锻件的横向力学性能,实现了大型轴类锻件的等向锻造,同部位力学性能值的横纵向之比均约等于1.00.     

Effect of gradient temperature rolling process on promoting crack healing in Q500 heavy plates

To ensure the quality of heavy plate products as determined by ultrasonic inspection, it is necessary to effectively control defects such as cracks and shrinkage cavities in heavy plates. Generally, some defects such as large size cracks exist due to insufficient deformation in the center of traditionally rolled plates. Compared with the traditional rolling process, gradient temperature rolling(GTR) process can effectively increase deformation inside heavy plates. In this study, the effect of GTR on crack healing was analyzed through a comparison experiment with the uniform temperature rolling(UTR). The results show that the GTR process could increase the plastic strain inside the heavy plate and effectively promote the healing process of the preset cracks. The degrees of crack healing at the center and quarter thickness position of the steel plate via GTR were greater than twice those of the plate via UTR. The GTR process can significantly reduce the internal defects of heavy plates and improve the defect detection level of heavy plate products. Also, The GTR process results in the formation of new crystal grains in the crack region, which is crucial to crack healing.     

Optimization of RPC technique for refining the intermediate transformation microstructure

The influence of processing parameters of relaxation-precipitation-controlling phase transformation (RPC) technique, finish rolling temperature, reduction ratio and relaxing time on the microstructure was studied by thermo-simulation for a low carbon Nb and Ti containing micro-alloyed steel. The microstructure was investigated by optical microscope, transmission electron microscope and electron back scatter diffraction (EBSD). The statistical results of the packet size were calculated. It shows that, after RPC process, the steel is a composite microstructure of bainite and matensite. The best thermo-simulation process for refinement in this experiment is deformation for 30% at 850℃, and then relaxing at this temperature for 60 s to 200 s. Increasing the reduction ratio from 30% to 60% or decreasing the deformation temperature to 800℃ would cause the best relaxation time to become shorter, increasing the deformation temperature to 900℃ would cause the refinement effect to be weak.     

船用发动机曲轴单拐的塑性成形仿真分析

以船用发动机曲轴单拐为研究对象,通过Solid Works软件建立曲轴单拐锻造过程中毛坯、模具的三维模型,在金属塑性成形CAE软件DEFROM-3D平台上进行模拟仿真,以探究不同应变速率、温度下金属塑性变形过程中的金属内部流变应力与外部变形条件之间的关系,并对所得的数据进行了科学分析.分析结果表明:当应变速率为定值时,预设温度越高,应力-应变曲线则相对降低;当毛坯温度一定时,应变速率越高则试样内部流变应力越大,抗疲劳强度越差.该结果也为下一步的优化设计提供理论依据.     

热成形韧性断裂判据的建立及应用

针对大锻件设备或配件在热成形过程中产生的裂纹缺陷，采用热力学实验方法，研究了以50＃钢为代表的热裂行为.结果显示：临界断裂应变与变形温度和应变速率呈函数关系.基于热裂行为分析和损伤力学理论，提出了预测裂纹发生的韧性断裂判据.将判据应用于不同变形条件下的镦粗试验，能够较好地预测裂纹发生时所对应的压下量及裂纹产生的位置，并通过嵌入不同判据预测镦粗过程中的开裂.结果表明：所建立判据对于大锻件高温热成形过程的开裂现象具有更高的预测精度.     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20 Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 kJ·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

连杆热模锻全过程的仿真分析及模具寿命预测

在考虑连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc．Superform对连杆热模锻全过程进行了非线性、大变形热机械耦合分析。实现了对连杆热模锻模具关键部位的弹塑性变形的全过程动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,研究结果符合实际情况,具有现实意义。在此基础上,运用Coffin-Mansion公式对所计算的模具寿命进行了预测,其结果与实际应用中的模具寿命基本一致,为进一步研究不同工况下热模锻成形控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。     

粉末烧结体热复压变形力的工程计算

阐述用机械压力机进行粉末热锻时Fe-0.22C粉末烧结体热复压变形力的工程计算.在相同温度下进行粉末烧结体热复压,锻造力的增加往往使锻造密度也增加.介绍了粉末烧结体热复压试验用的设备、材料及方法.通过热复压变形测定了一定锻造温度下的真实屈服应力σs.根据Kuhn关于多孔预制坯的屈服准则和热复压时的应力应变关系提出复压力的理论公式,可导得简化的热复压变形力的工程计算公式.本公式对粉末锻造实际生产有一定的实用意义.