高速铁路用空心车轴径向锻造工艺的模拟研究

【摘要】： 随着我国高速铁路的发展,采用空心轴势在必行。然而,与实心轴制造相比,空心轴对锻造工艺要求更高。直接用空心管坯径向锻造车轴,具有节约原材料、缩短工艺流程的特点。此外,车轴径向锻造属于三维成形问题,由于其变形具有瞬时局部性和连续性的特点,计算量极大,到目前为止相关报道极少,国外Joseph P. Domblesky等人将其转化为二维问题进行了有限元计算,国内尚未见报道。 本文首先在Gleeble-1500D热力模拟试验机上对50钢、25CrMo4钢进行了热模拟试验,得到了两种材料的本构关系;然后根据零件尺寸和预模拟结果确定了合理的毛坯尺寸,运用DEFORM3D软件对不加芯棒条件下生产空心轴进行了模拟研究,确定了合理的工艺参数,得出了锤头一次径向压下量为8mm,工件一次轴向进给量为80mm时,锻件整体质量比较好,应变分布比较均匀;其次,在此基础上,对锤头和工件之间的热传导进行了模拟计算,得出锤头与工件之间的热交换对最终锻件的质量基本没有影响;再者,对新材料25CrMo4的空心车轴径向锻造进行了数值模拟研究,对两种材料的模拟结果进行了对比分析。 本工艺通过对空心车轴在不加芯棒条件下锻造过程的有限元数值模拟,揭示了空心车轴径向锻造过程中的材料流动规律和变形分布特点,为相关空心车轴的优化设计与径向锻造工艺的进一步改进提供了一种新的途径。