大型锥形筒体轧制成形和辊系优化仿真研究
你们知道大型锥形筒体轧制成形和辊系优化仿真研究是怎样的吗？下面给大家介绍一下它的主要内容 。
大型锥形筒形件是大型锻件中主要种类之一,其特点是大直径、大壁厚,因其体积的特殊性其用途主要应用于具有高温、耐腐蚀、耐压的环境,如应用于石化、核电、航天等领域 。 我国提出了要高度重视发展基础零件,高度重视发展基础材料的要求,大型锥形筒体正是核电、航天、化工领域的基础零件,随着这些行业的飞速发展和技术进步,大型锥型筒形件的需求量越来大 。 大型锥形筒体因其特殊的工作环境、特殊的尺寸、形状及其在应用领域的核心地位,造成其质量要求非常之高 。 如此对相应的制造工艺及制造水平也提出了严苛的要求 。 因此,如何高效、高质量地制造生产大型锥形筒体成为提高我国重大技术装备的关键问题 。
轧制成形是一种高效的成形方法,相较锻造成型具有加工时间短、材料浪费低、综合力学性能好等优点 。 而对于大型锥形筒体的轧制工艺国内外并未见到公开报道相关研究 。 因此,本文对大型锥形筒体的筒体材料进行研究,然后对轧机辊系的布置及最优辊系进行确定,优化了轧辊转速等参数,使用差温轧制工艺进一步改善筒体成型性能,以此进行大型锥形筒体的轧制仿真研究 。
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首先,在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10s-1、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了热变形本构方程 。 综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数 。 分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量 。
其次,提出大型锥形筒体在锥形辊辊系下,通过竖直放置轧辊及大型锥形筒体,进行有限元数值模拟,确定最优轧辊尺寸 。 基于SOLIDWORKS建模软件,建立了大型锥形筒体轧制三维模型,通过DEFORM有限元软件进行了20MND5钢大型锥形筒体轧制过程模拟,进而阐明了20MND5钢大型锥形筒体不同锥辊尺寸下,轧制过程中应变场及温度场对轧辊尺寸的影响规律及机理,最终确定最优辊系匹配 。
最后,进行大型锥形筒体的差温轧制模拟实验,并与等温轧制进行对比,可加强轧制效果、改善轧制工艺,为实际生产得到改善提供理论指导 。
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