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基于铸坯的外台阶形环件辗扩成形工艺数值模拟

刘育华  
【摘要】:外台阶环形零件如轴承套圈、法兰等,是装备制造业和工业领域关键机械零件。随着我国工程机械、航空、航天和国防科技等领域的快速发展,对外台阶环形件的需求日益增多。在建设资源节约型社会的目标下,如何降本增效、节能减排成为当前外台阶环件生产要考虑的关键问题。环件短流程铸辗复合精确成形新工艺具有节能、节材、高效等优点,本课题在国家自然科学基金重点项目(NO.51135007)支持下,对该项目中的关键环节--热辗扩工艺进行研究,以期探索铸造环坯直接辗扩成形后外台阶形环件的外观尺寸精度及内部微观组织变化规律,使辗扩后的环件实现“成形”与“成性”的双重目的,为基于铸坯的外台阶形环件热辗扩工艺研究提供理论依据,同时也为环件短流程铸辗复合精确成形新工艺的进一步发展奠定基础。 本文以典型大型回转支承轴承外圈为例,在理论分析的基础之上,运用DEFORM软件对材质为铸态42CrMo钢(轴承套圈热辗扩成形常用材质)的外台阶形环件热辗扩过程进行了数值模拟,并对结果进行了深入分析,研究了工艺参数及铸坯几何尺寸对基于铸坯的外台阶环件热辗扩成形的影响规律。通过研究获得以下结论:(一)辗扩中环件的外圆椭圆度和台阶面轴向绝对宽展量先急剧增大后稳步减小直至稳定;环件的动态再结晶由内外层到芯部依次发生,小环部分较大环部分的动态再结晶体积分数高且晶粒细小;(二)在其他工艺参数不变的前提下,较大的芯辊进给速度、较大的辗扩比以及较小的大小环部分轴向高度比条件下所得环件具有较小的台阶面轴向绝对宽展量、较高的动态再结晶体积分数和较细小的动态再结晶晶粒尺寸。


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