文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
大型轴类锻件锻造过程的数值模拟研究
姓名:付强
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:崔振山
20080101
上海交通大学硕士学位论文
大型轴类锻件锻造过程的数值模拟研究

摘要

大型轴类锻件主要包括大型轧辊、传动轴、汽轮机转子等,一般用
于机器设备的关键和核心部位,对质量要求十分严格。然而,同一般锻
件相比,大型锻件内部往往存在着更严重的冶金缺陷:如疏松、偏析、
空洞、夹杂等,且其表面质量及尺寸精度也更加难以控制。因此,大型
锻件必须通过合理的锻造工艺来改善或消除这些缺陷,并达到所需的零
件形状,从而最终获得尺寸精度和内部质量均满足要求的成形锻件。
本文选取典型的大型轴类锻件——300MW 汽轮机转子为研究对象,
将其完整的锻造工艺分成了三大锻造步骤,并运用有限元软件 DEFORM,
对不同的锻造步骤分别进行了数值模拟。在模拟过程中分析了不同的工
艺参数对锻件内部质量和尺寸精度的影响,并根据模拟结果优化得到了
大型轴类锻件的锻造工艺路线。具体的研究内容和所得结论如下:
(1) 对初始圆截面坯料拔长成矩形截面锻件的过程进行了模拟,
研究了该过程中不同的工艺参数对锻件表面质量的影响,优化得到了最
佳的上下砧圆角弧线、锻造过程中的进给量及圆截面坯料拔长过程中的
压下工序。
(2) 对上下宽平砧拔长矩形截面锻件的过程进行了模拟,研究了
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上海交通大学硕士学位论文
该过程中不同的工艺参数对锻件内部孔洞闭合效果及等效应变分布状态
的影响,优化得到了最佳的上下砧宽、矩形截面锻件拔长过程中的压下
工序及每一趟工序中的错砧方案。
(3) 对大型轴类锻件倒棱滚圆的过程进行了模拟,研究了该过程
中不同砧形对最终成形锻件尺寸精度及内部应力应变状态的影响,优化
得到了倒棱滚圆过程中的最佳砧形及其工艺路线。

关键词:大型轴类锻件,拔长,倒棱滚圆,数值模拟,锻造工艺优化

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上海交通大学硕士学位论文
STUDY ON FE SIMULATION OF FORGING PROCESS OF
HEAVY AXIAL FORGINGS

ABSTRACT

Heavy axial forgings, including large-scale roller, transmission shaft and
steam turbine rotor etc, are widely used as key parts of many heavy machines
and equipments. Compared with forgings of normal size, heavy forgings are
more difficult to manufacture, and also have more severe internal metallurgy
defects, such as cavity, segregation, inclusion and porosity. Therefore,
appropriate forging process must be exerted on heavy axial forging to
eliminate these internal defects and get the final products which satisfy the
requirement of size precision and internal quality.
plete forging process of typical heavy axial forging -- 300MW
steam turbine rotor is studied and divided into 3 main forging approaches
firstly. Then, the finite element code DEFORM is applied to simulate the
different forging approach sequentially. And finally, by analyzing the
influence of different forging parameters on the internal quality and size
precision of the final-shaped forging, optimized forging