基本信息
- 项目名称：
- 新型拔长工艺的物理模拟研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- <<新型拔长工艺的物理模拟研究>>采用ANSYS软件对水平V型砧锻造法进行了数值模拟，考察了水平V型砧锻造法砧宽比参数对大型轴类锻件应力场（尤其是横向应力场）的影响。平V型砧锻造法有利于控制锻件内的横向应力场，这一特征有利于改善锻件质量，抑制锻件内部裂纹的产生。 项目模拟了锻造中试件表面和内部任何部位的变形情况，得到了拔长工序的变形规律，为生产应用提供了参考依据。
- 详细介绍：
- <<新型拔长工艺的物理模拟研究>>采用ANSYS软件对水平V型砧锻造法进行了数值模拟，考察了水平V型砧锻造法砧宽比参数对大型轴类锻件应力场（尤其是横向应力场）的影响。研究结果表明：随着砧宽比的增大，锻件中心轴向应力状态和横向应力状态都有一定程度的改善。而在同样的工艺参数情况下，采用普通平砧拔长法一定会产生拉应力。因而相比之下，水平V型砧锻造法有利于控制锻件内的横向应力场，这一特征有利于改善锻件质量，抑制锻件内部裂纹的产生。 项目模拟了锻造中试件表面和内部任何部位的变形情况，并应用有限元软件对变形过程进行了数值模拟，得到了拔长工序的变形规律，为生产应用提供了参考依据。项目所撰写的论文被EI检索(EI检索号20104313317348 )。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在现有广东省自然科学基金项目的研究基础上，按照相似原理，采用塑性泥的方法对新型水平V型砧拔长工艺进行物理模拟实验；通过模拟实验，研究新型成形工艺对锻造过程中金属流动的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目采用以物理模拟实验为主，理论分析为辅的研究方法，对新型水平V型砧拔长工艺进行物理模拟实验研究，探索合理的工艺参数，为该方法的实际应用奠定基础。
应用价值和现实意义
- 项目价值及创新性：由于传统的网格法在大变形后网格模糊不清，为了克服这一缺点，本项目利用不同颜色的塑泥制取层状试样，具有简单、直观的优点。可以沿任意截面剖分，只要试样分层合理，可以模拟试件表面和内部任何部位的变形情况。 对新型水平V型砧拔长工艺进行了物理模拟，并应用有限元软件对变形过程进行了数值模拟。得到了拔长工序的变形规律，为生产应用提供了参考依据。
学术论文摘要
- 水平V型砧锻造法在控制大型轴类锻件内部应力状态、金属纤维组织等方面具有独特的优势。采用ANSYS软件对水平V型砧锻造法进行了数值模拟，考察了水平V型砧锻造法砧宽比参数对大型轴类锻件应力场（尤其是横向应力场）的影响。研究结果表明：随着砧宽比的增大，锻件中心轴向应力状态和横向应力状态都有一定程度的改善。在压下量增大到15％以上时，中心点轴向和横向应力都由拉应力状态转变为压应力状态。即使是在料宽比较小的情况下，如果采用较大的砧宽比和压下量也可以产生横向压应力。而在同样的工艺参数情况下，采用普通平砧拔长法一定会产生拉应力。因而相比之下，水平V型砧锻造法有利于控制锻件内的横向应力场，这一特征有利于改善锻件质量，抑制锻件内部裂纹的产生。
获奖情况
- 16-18 April 2010 Chengdu，Sichuan，China，国际会议ICCET2010录用论文1篇“ADPL-Based Study on the Influence of Anvil-Width Ratio on Stress Field in Stretched Axial Forgings with HAV Forging Method”。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 物理模拟对金属变形来说是一种有效的手段，但是考虑到实验成本和时间，对于大型轴类零件直接进行拔长实验模拟是不现实的，只能根据生产的实际情况，设计出相应的实验模拟模型，通过对该模型的研究，反推出适用于实际生产需要的结论，然后再根据生产的实际情况修正实验模型。 本文被EI检索(EI检索号20104313317348 )。
同类课题研究水平概述
- 拔长是大型轴类锻件的主要成形工序之一。由于大型轴类锻件的生产工艺除了满足成形要求之外，还必须要消除原始铸锭的铸造组织，改善锻件的力学性能，所以研究人员提出了很多方法。其中以 FM法(上平砧下平台)、WHF法(宽平砧强压法，Wide Die Heavy Blow Forging)和JTS法(硬壳锻造法或中心压实法, Japan Tefeno and Shikano制钢所发明)最为常用。此外，中国第一重型机械集团公司提出了上下V型砧宽砧大压下量的KD锻造法。陈颖、任运来、聂绍珉等人提出了一种凹面砧拔长工艺。吕炎提出了非对称拔长工艺。Dyja H.等人提出了径向梯形砧(Radial-trapezoid anvils)拔长工艺和锻透径向砧(forcing-through radial anvils)拔长新工艺。但这些锻造工艺生产的大型轴类锻件，由于成形后所形成的纤维方向基本上平行于轴的中心线，其纵向力学性能大于横向力学性能，即力学性能存在异向性。为改善锻件的横向性能，刘助柏等人提出了水平V型砧锻造新工艺。对水平V型砧锻造法中金属变形过程进行理论分析，证明水平V型砧锻造法在内部应力状态、金属纤维组织、锻件的整体性能、宏观几何形状等方面都优于普通平砧锻造法。倪利勇、张莉萍等对水平V型砧连续拔长过程进行了研究，发现随着拔长过程的进行，砧子中心处横截面上的横向压应力越来越大，有利于抑制横向缺陷的产生，但仅考虑了少数砧型的效果，研究不是很全面。 本项目旨在按照相似原理，采用塑性泥的方法对新型水平V型砧拔长工艺进行物理模拟实验；与数值模拟相互印证；通过模拟实验，研究新型水平V型砧成形工艺对锻造过程中金属流动的影响。
