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热态锻件成形研究的小结

(2017-01-05 08:20:09)
标签:

工业炉

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分类: 技术
在热态锻件锻造成形的过程中,锻件尺寸和温度都是影响锻造加工的重要工艺参数。实时有效地掌握锻造过程中的锻件尺寸和温度变化规律以及两者之间的相互关系,不仅可以在锻造过程中制定良好的锻造工序和提高锻件的内部质量,还能从长远地改善锻造工艺和提高生产效率。由于锻造工艺对锻件尺寸和温度的要求复杂程度越来越高,因此,在锻造过程中以锻件测量的尺寸和温度为基础,研究锻件尺寸和温度之间的相互关系,对于优化锻造工艺具有极其重要的理论指导意义。

热态锻件成形研究的小结


本文以轴类锻件为例,根据锻件尺寸和温度受锻造功和外界环境双重影响的特性,从锻件能量守恒和内部成形质量变化的角度出发,进一步研究并构建了锻件测量尺寸和温度之间的相互影响关系模型。主要研究工作如下:

(1)本文将锻件尺寸变化时的温度场分别地表示为温降和温升的两个温度场函数。基于传热原理,结合锻件的测量轴向尺寸和温度,修正了锻件尺寸变化时的热传导系数计算公式,进而利用二维的非稳态热传导理论获取了温降时的锻件温度场函数。根据能量守恒原理,构建了锻件尺寸变化时的塑性功和热能之间的功能关系函数,并进一步改进了功能转换系数。利用可移动坐标系下的热源法求得到了锻件温升时的温度场函数。最后,通过叠加温升和温降的两个温度场函数,建立了锻造过程中锻件尺寸变化时的温度场模型。

(2)基于以上构建的锻件尺寸变化时的温度场模型,进一步研究了锻件温度变化影响下的尺寸变化关系。基于锻件内部质量参数的变化过程和应力特性,分析了锻件温度和尺寸变化的内在关系,利用多元微分的数学分析法求取了锻件尺寸变化和应力之间的关系函数。结合锻件测量温度和轴向尺寸,分析了锻件成形能量函数中变化参数,得到了锻件温度与应力之间的关系函数。最终,以应力为中介变量构建了锻件温度变化影响下的尺寸变化模型。

(3)最后,基于锻压现场测量信息和Deform-3D仿真软件,构建了锻件锻造过程的模拟实验和仿真,分别验证了锻件温度模型和尺寸变化模型。其一,通过Deform-3D软件模拟了锻造过程中的温度场,进而得到锻件模拟温度。而结合锻压现场的锻件测量信息,利用所建立温度场模型求取了相应理论温度值。通过对比分析法验证了锻件轴向尺寸变化时温度场模型的可行性。其二,设计了锻造过程中的不同温度下多次单步工序实验,并以锻件轴向的测量尺寸和理论尺寸对比分析,验证了锻造过程中锻件温度变化对尺寸变化影响关系模型的可行性。

(4)  通过Matlab仿真进一步分析了锻件温度与尺寸变化之间相互影响关系模型的可行性,并明确了该相互关系模型的实际意义。证实了锻件尺寸和温度之间的相互影响关系模型对锻造工艺设计和提高锻件的内部质量都有着一定的指导意义。


(1)针对锻件尺寸变化时的温度场的研究,需要对进一步考虑锻件具体形状因子对锻件温度的影响因素以及时间上延时的可能性。

(2)针对锻件温度影响的尺寸变化关系研究,只在宏观层次上进行了分析,还需更深地从微观层次上研究锻件温度与尺寸变化之间相互影响关系。

凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能技术应用,每年为企业节省40%-70%的能源成本,主要产品加热炉,工业炉,节能炉,蓄热式炉,垃圾气化处理设备,欢迎致电咨询:0510-88818999

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