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基于Deform的盾构滚刀刀圈模锻成形数值模拟与试验研究
摘要：
本文基于Deform软件对盾构滚刀刀圈的模锻成形进行了数值模拟，同时对所得模拟结果进行了试验研究。模拟结果和试验结果均显示，采用模锻工艺制造盾构滚刀刀圈可实现优良的成形效果与力学性能，模锻技术可为盾构滚刀刀圈提高质量和生产效率提供有效实现。本文的研究结果对盾构滚刀刀圈生产工艺的改进以及盾构机器在工程中的稳定性和可靠性的提高具有非常重要的意义。
关键词：Deform；盾构滚刀刀圈；模锻成形；数值模拟；试验研究
1.引言
随着越来越多的城市建设需要地下隧道的支撑，盾构机器也越来越成为建设必备的设备。目前，盾构机器的主轴和刀盘还是需要定期更换，而磨损较为明显的是滚刀刀圈。滚刀刀圈的优良性能直接关系到盾构机器的稳定性和使用寿命。
目前，滚刀刀圈的加工方式主要是钣金冲压和焊接。这些加工方法造成的产品易发生变形和裂纹，甚至有时会磨损过快或破坏盾构机器结构。而模锻工艺能够有效地避免这些问题。
然而，盾构滚刀刀圈的形状相对较复杂，加工难度较大。因此，在模锻成形过程中，需要先进行数值模拟，以确保滚刀刀圈的成形品质和性能。本文基于Deform软件对盾构滚刀刀圈进行数值模拟，并进行试验验证，以确保所得结果的准确性和可靠性。
2.盾构滚刀刀圈的模锻成形
2.1.盾构滚刀刀圈的形状与大小
盾构滚刀刀圈是盾构机器中负载高、工作条件苛刻的部件之一，其大小和形状因盾构机器的品种和型号而异。例如，直径2.65m的土压平衡盾构机器的滚刀刀圈直径为680mm，厚度为96mm，内径为380mm。
2.2.盾构滚刀刀圈的模锻工艺
盾构滚刀刀圈的模锻成形包括多次成形和酸洗处理两个主要步骤。在多次成形过程中，需要高温加热原材料和模具，使之变形并保留其性能。酸洗处理可清除原材料中的杂质，并通过碳化处理增强盾构滚刀刀圈的表面硬度。
3.数值模拟与试验研究
3.1.建立数值模拟模型
本文使用Deform软件建立盾构滚刀刀圈的数值模拟模型。模型涉及原材料加热、锻造、冷却和酸洗处理等多个步骤，并对盾构滚刀刀圈的形态和力学性能进行了分析。
3.2.进行数值模拟试验
在Deform模拟软件的帮助下，本文对不同形状和大小的盾构滚刀刀圈进行了模拟试验，以检测其成形品质和力学性能。
3.3.进行试验研究
本文还通过实际试验验证了所得数字模拟结果。试验结果表明，盾构滚刀刀圈采用模锻工艺制造，其成形品质和力学性能均得到了明显提高。这一结果为模锻工艺的应用提供了坚实的依据。
4.结论
本文通过数值模拟和实际试验验证，证明盾构滚刀刀圈采用模锻工艺制造的优点。模锻工艺能够优化盾构滚刀刀圈的成形品质和力学性能，为盾构机器的稳定性和可靠性提供了良好的保证。模锻工艺也为盾构机器制造厂商提高生产效率和降低成本提供了新的方法和途径。
参考文献：
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