扭转镦粗塑性有限元法的分类[ 04-13 09:05 ]

金属塑性成形根据变形特征可以分为两类：体积成形和板料成形工艺。金属材料在锻造、轧制、挤压等体积成形时会产生较大的塑性变形，而弹性变形由于相对较少，因此可忽略。然而对于如冷冲压、冷轧等板料成形金属材料虽然变形也较大，但是弹性变形已经达到了不能忽略的比例，所以弹性变形与塑性变形需要同时考虑。基于以上两种情况，在建立材料模型时就分为了刚塑性材料模型和弹塑性材料模型。刚塑性有限元法采用 Levy-Mises 率方程和 Mises 屈服准则求解未知量为节点速度，在忽略弹性变形后，由经验表明对热变形过程中的精度影响并不大。通过

有限元法随商品软件出现的发展[ 04-13 08:05 ]

模拟理论及其技术的日益成熟，为有限元模拟软件的商品化创造了有利的条件，有限元软件开始不仅仅应用与实验室，已经开始面向企业，用于开发实际的产品和质量控制中。其中运用比较广泛的是美国的 DEFORM 和法国的 FORGE，它们不仅有较强的塑性问题分析能力，而且具有了良好的前后处理功能和友好的用户界面，这些特点都是基于 CAD 技术的进一步发展。随着模拟技术与软件的逐步提高，塑性有限元法在金属成形中得到了更加深入的应用与发展，几乎所有的成形工艺问题都可以被分析，并且分析对象的复杂程度也不断增加，求解的问题也由二维扩展到三

塑性有限元法的基本原理及发展历程与趋势[ 04-12 10:05 ]

有限元法是随着计算机硬件技术及其相关软件技术的发展而迅速发展起来的一种现在数值计算方法。它在金属塑性加工领域的出现开始于上世纪 70 年代。近 40 年的发展使得有限元法成为方法种类较为齐全、软件功能丰富、工程应用广泛，其中刚塑性有限元法的应用与发展尤为显著。 金属塑性加工是金属加工的一种重要工艺方法，它不仅生产效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金属材料的力学性能和组织。而且塑性加工作为制造业的一个重要分支，广泛地应用于制造业。据统计，全世界四分之三的钢材需要经过塑性加工，在发展迅猛的汽车业 60%

扭转镦粗的主要研究内容和意义[ 04-12 09:05 ]

扭转镦粗工艺还并未像形砧工艺那样被实际应用于生产当中。其工艺参数与传统镦粗工艺对比较为复杂，所以还需要进一步对扭转镦粗影响因素进行细致、深入的研究，并设计更为好的扭转镦粗装置来通过实验为实际生产提供依据。 本文主要研究的内容如下： （1）通过 DEFORM-3D 模拟软件对 30Cr2Ni4Mo V 低压转子钢进行数值模拟，通过设定不同的高径比、摩擦因子、下压速度、扭转角度等工艺参数，分析其所需变形力及应变分布情况，来优化扭转镦粗实验的工艺参数。 （2）建立四因素三水平的正交表，通过

扭转镦粗装置的研究[ 04-12 08:05 ]

一项新的理论、新的工艺的提出，都是为了将来能使其运用到实际或者科研实验当中。而设备就是将理论用于现实的桥梁。扭转镦粗工艺自提出到现在，有诸多学者和科研单位致力于扭转镦粗装置的研发。根据不同的扭转方式，设计扭转镦粗装置主要有两类装置如图 1.3。第一类装置是上压头在镦粗的同时做扭转运动，扭矩和下压载荷都是上压头提供。第二类装置是上压头只提供轴向下压载荷，而下砧处为一扭转工作台，提供扭矩。第二类装置的好处是可以轴向下压载荷与扭矩可以分别控制，有利于工艺参数的调整。扭转镦粗装置最早是二十世纪五十年代前苏联的专家通过改造了

扭转镦粗工艺理论[ 04-11 10:05 ]

扭转镦粗工艺其实质是复合加载变形工艺的一种，在镦粗的过程当中，利用锻件与模具之间的摩擦力，使得本来对镦粗起到有害作用的摩擦力变成有利于变形质量的剪切应力，提高锻件内部的静水压力，从而提高锻件内部的应力应变状态，使得变形更加均匀化，改善了普通平砧镦粗工艺。扭转镦粗工艺由于增加了剪切应力，使得变形更加容易，因此轴向的压应力便有所减小，并且改善了锻件组织，可以提高非密实件的可焊性。与此同时，扭转镦粗工艺可以使锻件产生较大的塑性变形，这样可以打碎铸态组织，改变锻件内部组织形态，细化晶粒，材料更加致密，因此用扭转镦粗工艺可以

形砧镦粗工艺[ 04-11 09:05 ]

为了消除传统平砧镦粗工艺所无法解决的鼓形、难锻合缺陷以及应力应变分布不均匀等问题，我国科学工作者提出了许多新的锻造工艺理论及技术。燕山大学机械工程学院的刘助柏教授以主动塑性变形区和被动塑性变形区的角度考虑，对普通平板间镦粗圆柱体提出了两个重要的新理论，即当高径比大于1时的刚塑性力学模型的拉应力理论和当高径比小于1时的静水应力力学模型的剪应力理论。同时刘助柏教授还针对传统平砧镦粗的不足，提出了一种形砧镦粗工艺—锥形板镦粗工艺。李锦提出先压凹端面然后再去平板镦粗，李纬民提出锥形板镦粗加局部压平的新锻压工艺等

镦粗工艺的研究意义[ 04-11 08:05 ]

随着我国工业科技的不断发展，在大型机械装备、石油化工等行业当中，需要的金属构件尺寸不断变大，同时许多大型金属构件所承受的载荷复杂多变，这就要求这些金属构件力学性能提高与内部组织更加致密均匀。大多数钢锭等金属构件都需要先经过锻造来改变其尺寸及形状。随着锻件的形状要求的增多，锻造的工艺方法也不断的更新。但是对于锻压工艺来说，尤其是大锻件的锻造，镦粗工艺是其最为重要也是最为基本的工艺方法。铸造出的钢锭内部不可避免地存在多种缺陷，例如顶部缩孔、心部疏松、偏析的产生以及带有诸多夹杂物等，这些缺陷给锻造工艺带来了相当大的困难。

金属塑性有限元的发展历程[ 04-10 14:25 ]

在金属成形工艺方法中，金属塑性加工是其重要的方法之一，金属塑性加工具有效率高、节约原材料、可以有效地改善金属力学性能和组织等优点。因此，塑性加工被广泛地应用于制造业之中，是制造业中的一个重要分支。据统计，全世界四分之三的钢材都需要经过塑性加工后才能使用，在我们所熟知的汽车工业中锻件和冲压件数量约占汽车总零件数的五分之三以上，在航空航天、重型机械、军工等工业领域也占有相当大的比重。传统的金属加工主要借鉴以往经验和试错的方法进行工艺制定和工模具设计，因此，产品的新工艺和工模具的开发周期长、材料消耗多、成本增加、成形锻件

研究大型筒体锻件的意义[ 04-10 10:41 ]

近年来，随着我国国民经济持续高速的发展，对电力、能源的供给要求越来越高，供需矛盾凸显。大力提高电站装机能力、扩大能源供给总量以及拓展能源供给方式已成为当务之急，迫切需要我国电力、石化和煤化工制造业向着大容量、高效率、大机组的方向发展。2011 年 3 月，中华人民共和国正式颁布了国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要，该纲要中第三篇《转型升级—提高产业核心竞争力》浓墨重彩地对石化、火电、水电、核电以及煤化工的发展作了详细规划，明确表达了发展高端石化产品，发展大容量的燃煤机组，大型水电站以及在确保安全的基

大型筒体锻件的研究[ 04-10 10:33 ]

大型筒体锻件是核电、石化、火电、煤化工以及航天航空压力容器中的关键部件。目前，国内在大型筒体锻件制造方面主要采用普通的实心钢锭来生产，其制造工艺流程是：倒棱下料压钳口—粗镦切除水冒口—镦粗冲孔—芯棒拔长—马杠扩孔—精锻。用这种方法制造大型筒体锻件，工序多，火次多，内部组织缺陷多，成形质量不易控制，外部尺寸余量大，钢锭的利用率低，不能满足今后绿色、环保、低碳、减排的要求。利用空心钢锭制造大型筒体锻件具有节材、节能和短流程等许多实心钢锭无法比拟的优势。空心钢锭

燃烧器的研究[ 04-09 10:05 ]

日本工业炉公司(NFK)开发了HRS燃烧器，燃料喷口沿对角线对称分布在空气喷口的两侧。FLOX燃烧器为6个内置蓄热体的空气和烟气通道均匀布置在燃料喷口周围。LNI型燃烧器更加强调高速射流的卷吸作用，增大空气和燃料喷嘴间的距离L = 2x/(da + df)小可以大大降低NOx的生成与排放，如图1.1所示。日本工业炉协会将空气和燃气喷口改为矩形，开发出了第二代无氧化烧损的HRS-DF燃烧器，采用富燃料燃烧即控制过量空气系数在a=0. 8-0. 9，大大降低了烟臭排放量，避免了烟炱对蓄热体的阻塞。

高温空气燃烧技术的研究现状[ 04-09 09:05 ]

众所周知，高温空气燃烧技术是以蓄热换向式燃烧技术为基础发展起来的，至今已有20多年的历史。早在20世纪90年代，日本和德国就率先对高温空气燃烧技术进行了研究。在1987-1993年间日本大学与企业就进行了初期的合作研究;自1993年以后的六年里，日本通产省将高温空气燃烧技术上升为了“国家级高性能工业炉开发”项目，并提供了100多亿日元科研开发经费;从1999年至2005年，日本政府又计划每年提供38亿日元用于该技术的工业推广，短短两年的时间就将该技术广泛应用到了加热炉、热处理炉和熔炼炉上，2

高温空气燃烧技术的优势[ 04-09 08:05 ]

高温空气燃烧技术同传统燃烧技术相比主要有以下几个方面的优势1、高效节能。采用蓄热式换热装置，使烟气与空气在一定时间间隔内交替流过陶瓷蓄热体，极限回收排烟余热，预热助燃空气，使空气温度升高至800℃-1000℃以上。研究表明，高温空气燃烧技术可以提高助燃空气理论燃烧温度，实现节能30%以上。2、低污染。主要表现在3个方面:1)低NOX污染。热力型NO是燃烧产物中最主要的污染物。NO的生成主要受到炉内温度、O2和N2浓度以及在高温下的时间等的影响，其中炉内温度是主要因素。气体燃料在高温低氧气氛中与助燃空气蔓延燃烧，火焰

高温空气燃烧技术[ 04-08 10:05 ]

高温空气燃烧技术就是在人们越来越重视能源与环境的背景下产生的。在余热不被利用的年代，系统的排气损失、炉壁热损失都很大。长久以来，国内外政府部门、企业和科研院所曾投入大量人力物力，致力于高温烟气余热的极限回收，并将其用于加热助燃空气，获得了大量的科研成果，为高温空气燃烧技术的发展奠定了理论基础。高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion，简称HiTAC)，亦称无焰燃烧技术，是一种集高效节能、环保、低污染等多重优势于一体的全新燃烧技术是国际燃烧界公认的一次燃烧技术的革命。早在上世纪

低NOx燃烧技术[ 04-08 09:05 ]

在工业生产过程中有效的控制氮氧化物(NOx)所造成的污染危害逐步成为了一个不容忽视的问题。人们对于低NOX燃烧技术的研究主要分为三个阶段:1、燃烧开始前对气体燃料和空气进行预处理:如在燃料中添加新物质，抑制燃烧过程中与NOX生成相关的化学反应;采用空气分离技术将O2从空气中分离并参与燃烧;应用高温空气燃烧技术回收烟气的余热用于加热助燃空气，使空气温度预热至1000℃以上，并在炉内与燃料混合燃烧。2、对燃烧装置进行优化设计，合理配置空气和燃料的当量比:在燃烧过程中可以通过调节过量空气系数，来抑制热力型NO的大量生成。

燃气工业炉的近代变化[ 04-08 08:05 ]

进入21世纪以来，随着全球工业化的飞速发展和人口的不断增长，能源与环境问题口益引起世界各界的广泛关注。目前，我国飞速的经济发展和工业化、城镇化的进程极大地刺激了对能源的需求。我国的能源构成主要是煤、石油、天然气、水电和核电，形成了以电力为中心，煤炭、石油、天然气和可再生能源全面发展的能源供应格局，建立了比较完善的能源供应体系。然而，我国贫油富煤的能源构成与世界各国依然存在着很大的差距，人均拥有量和消费量远低于世界平均水平，能源的利用效率仅为34%，落后发达国家约20年，CO2的排放量占全球总排放量的11%，仅次于美

304L不锈钢的锻压实验结果与分析[ 04-07 10:39 ]

实际锻棒过程中由于操作工出现失误，未按照上述工艺进行锻造时，使得毛坯锻造温度低于终锻温度，并且锻棒过程压下量控制不当，使得毛坯在两端出中心处应力应变过大，毛坯端面出现明显开裂，从而导致毛坯报废，如图3一10所示。严格按照制定锻棒工艺成形，控制好锻造温度及每次压下量，得到的毛坯如图3．1l所示，图所示为锻棒的试验结果和数值模拟优化结果之间的对比图。后续将按照制定工艺完成的锻棒，进行后续的镦粗、冲孔制坯工艺，送至RAM9000型轧环机进行环件轧制，如图3．12所示；轧制完成后环件空冷至室温，经过简单的粗车加工后，如图3

304L不锈钢环件的成形过程与结果[ 04-07 09:05 ]

根据模拟结果，在制定实际工艺中重点考虑的就是锻造温度和变形量(通过锻比来衡量)，尽量避免毛坯处于终端温度之下，制定出实际的锻棒工艺。客户需求的304L不锈钢环件的产品规格为①1400X①1157×304(力H高件)，如图3-6所示。根据体积不变原则，考虑到热损耗、后续热处理、机加工余量等因素，选取钢锭，切出冒头和锭尾后选取尺寸约①630X700 n'un，料重约1700Kg。

锻棒过程中的温度分布[ 04-07 08:05 ]

图3．4中所示为锻棒过程中毛坯的温度分布场，图中将毛坯沿对称轴进行了剖切能够反应毛坯内部的温度变化。从图(b)可以看出经过第一次拔长后毛坯的内部温度反而上升了，由初始的l100℃变成了1140℃，由于拔长过程为大变形过程，金属发生较大的塑性变形，产生热量，这些热量来不及散去导致毛坯内部温度升高，毛坯温度升高有利于锻造，但是温度升高会使得毛坯内部的晶粒长大，影响最终的锻件质量；毛坯侧表面的温度较低，大致在终锻温度850℃附近，这是由于拔长过程中毛坯的侧表面与平砧相接触，表层温度传导向平砧，导致温度降低较快，这时表层温