大型支承辊铸锻成形工艺及数值模拟技术.doc

大型支承辊铸锻成形工艺及数值模拟技术大型铸锻件的生产能力代表着一个国家重工业的发展水平，是促进国家发展的重要行业。随着工业技术的快速发展，大型铸锻件被广泛应用到石油化工、矿山机械、核岛核电、航空航天、造船设备等领域，其工作环境恶劣、承重大、安全性能要求高，因此对大型铸锻件的研究有着重要的意义。本文主要研究大型支承辊的加工工艺和数值模拟技术。运用软件ProCAST对支承辊钢锭充型和凝固过程进行了模拟计算，预测了不同冒口高度缺陷的大小和分布，对比分析了冒口顶端添加发热剂和不添加发热剂时的完全凝固的温度场和钢锭心部的缺陷。模拟结果表明：冒口高度为850mm，同时使用冒口保温剂，可以使钢锭的最后凝固区域集中在冒口内部，提高冒口的补缩作用。针对70Cr3Mo钢，采用Gleeble1500热模拟实验机研究70Cr3Mo钢在不同变形条件下的高温压缩热变形行为，对压缩后的试样做金相分析，观察显微组织的变化。依据应力应变曲线，计算出了70Cr3Mo钢激活能、流变应力本构方程、不同变形条件下的动态再结晶临界应变c和真应变为0.5时的热加工图。热加工图表明：70Cr3Mo钢在热压缩过程中存在两个失稳区，最安全区域为：变形温度为975~1150℃、应变速率为0.01~0.36s-1。实验结果为70Cr3Mo钢在热塑性变形时制定合理的成形工艺提供科学依据。对于支承辊的锻造过程，采用WHF法进行拔长并且应用有限元软件Deform对70Cr3Mo钢镦粗和拔长这个工序进行模拟仿真。镦粗后锻件内部产生压应力，有利于锻合空洞；对拔长过程，采用不同砧宽进行模拟计算，通过对温度场、等效应变、三向应力的分析，优化支承辊的成形工艺。本文对支承辊铸锻复合工艺的研究结果，为工厂制造出尺寸精确、内部性能满足要求的合格锻件奠定理论基础。