不同锻造方法的第一次镦粗模型[ 12-25 09:05 ]

镦粗过程采用平板镦粗的方法，先采用UG软件建立钢锭模型和砧模型，然后导入DEFORM-3D有限元模拟软件中，分别建立三种不同锻造方法的第一火完成后的镦模型如图 2-4 所示。由于三种不同锻造方法在第一次镦粗过程工序是相同的，故采用相同的有限元模型。其中坯料材料采用5CrNiMo，坯料尺寸Φ580mm×1350mm。而上下砧定义为刚性体，材料采用H13钢，其他模拟计算条件设置如表2-3所示。凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能技术应用,每年为企业节省40%-70%的能源成本,

锻造设备及锻造工艺方案的定制[ 12-25 08:05 ]

2.2.1加热设备钢坯的加热设备采用的是4X4M室式天然气加热炉，如图2-1所示。炉膛尺寸:长4500mm X宽4000mm X高3000mm，最高加热温度1280℃，温度控制系统控制精度:≤±1℃，保温期炉温均匀性:≤±10℃。2.2.2锻压设备锻压设备为如表2-1所示。8t拱式自由锻电液锤(如图2-2所示)，拱式自由锻电液锤的主要参数电液锤通过调节打击能力的大小来控制每一锤的变形量，打击能力的大小是由锻锤提示高度来控制的。锻锤最大打击能量为280KJ，取重锤的打击能量ET

锻造工艺方法研究[ 12-24 10:05 ]

在SCrNiM。模块锻件的锻造成形中，由于需要进行大锻造比锻造，通常采用反复墩拔的锻造成形工序，以进一步提高锻造比，改善碳化物偏析、细化晶粒、锻合内部疏松和孔穴等缺陷，进而确保模块锻件的质量。其主要的锻造方法包括轴向反复墩拔法、径向十字锻造法和综合锻造法等，而这三种不同的锻造方法都具有各自的优缺点，选择何种锻造方法将直接影响到锻件的成形质量和锻造的效率。目前对于热作模具钢锻造工艺的研究大多文献都只针对实际锻造操作过程改善研究，系统的理论研究比较少，如徐尚宝[[40]通过对模块锻件采用径向十字锻造工艺，改善提高了模具

模块锻件的生产现状[ 12-24 09:05 ]

随着工业技术的迅速发展，国内外制造业广泛采用无切削、少切削的加工工艺，模具成为工业生产的主要成型工具，在汽车、家电、机械、信息、航空、航天、国防工业等生产中被广泛应用，家电行业80％的零件、机电行业70％的零部件采用模具成型。20世纪80年代以来，日本、美国、德国等发达国家模具工业的产值己超过刀具制造业及机床制造的产值。我国模具工业发展迅速，近年以每年15％左右的速度快速发展，2000年我国的模具钢产量已经超过日本成为世界第一。但我国生产的模具钢的品种、规格和质量还远远落后于瑞典、日本、美国等先进国家，我国每年仍要

模块锻件的主要锻造方法（下）[ 12-24 08:05 ]

③综合锻造法综合锻造法的变形图如图1-3所示，其中图1-3 (a),  (b),  (c),  (d)和(e)分别表示综合锻造法的锻造工序，即先进行径向十字墩拔，然后再转角45“进行倒角，然后再进行轴向拔长和镦粗，最终锻打成工件。采用此锻造方法，能够避免锻件端部裂纹的产生，同时也能够有效的改善碳化物偏析级别；但是该锻造方法工艺比较复杂，不容易掌握，且锻造过程有倒角工序，操作不安全，同时容易产生裂纹。凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能技术应用,

模块锻件的主要锻造方法（上）[ 12-23 10:05 ]

为确保模块锻件内部质量以及达到合格的性能指标，常采用反复墩拔的方法对锻件进行锻造加工，以进一步提高总锻造比，减少碳化物偏析，其主要的锻造方法有以下几不中:①轴向反复墩拔法轴向反复两次墩拔的变形图如图1-1所示，其中图1-1 （a),  （b),  （c)和（d)分别表示轴向反复墩拔法的锻造工序，即先将钢锭沿着轴向墩粗到一定的高度H，再沿着原来轴向拔长到一定长度Lo;然后又沿着锻件的轴向墩粗到一定高度后，依然沿着轴向再次拔长。采用此锻造方法，锻造时不改变方向，因而操作比较容易掌握，锻后锻件坯料中心

热作磨具钢材料特点[ 12-23 09:05 ]

热作模模具钢由于含有 Cr、Mo 等元素，在钢中形成了大量的复合碳化物。实验和实验经验都表明，钢中碳化物的颗粒均匀程度和分布状况对合金模具钢的使用性能有着极大的影响，碳化物颗粒的粗大或分布不均都将严重影响锻件的使用要求。只有当锻件碳化物均匀度级别高（碳化物呈细小颗粒并均匀分布）时，其良好的使用性能才能充分地表现出来。然而，模具钢在浇铸成钢锭时，会产生原始钢锭碳化物偏析严重，分布极不均匀。因此，为了改善或消除此类的碳化物偏析，在用作锻件原材料之前，需要对该类钢锭采用大锻造比进行锻造。 综上所述，锻造热作模具

大型模块锻件的锻造工艺研究[ 12-23 08:05 ]

大型模块锻件一般用于模具设备的关键和核心部位，是制造装备的基础件，如汽车、家电、钢铁、能源、机械、军工、航空航天工业设备等都离不开大模块锻件。因而大型的模块锻件的发展对经济建设、国防实力、出口创汇以及工作母机制造、材料加工业的进步都具有重要的意义，大型模块锻件产业的发展是衡量一个国家工业水平和国防实力的标志之一。 热作模具钢锻模模块锻件作为加工其他零件的基础母件，其质量直接影响到被加工零件质量和生产成本，是衡量模具制造技术水平的重要指标之一。为了满足模块锻件的使用和寿命要求，对热作模具钢模块锻件性能具有极

热态锻件成形研究的小结[ 12-22 10:05 ]

在热态锻件锻造成形的过程中，锻件尺寸和温度都是影响锻造加工的重要工艺参数。实时有效地掌握锻造过程中的锻件尺寸和温度变化规律以及两者之间的相互关系，不仅可以在锻造过程中制定良好的锻造工序和提高锻件的内部质量，还能从长远地改善锻造工艺和提高生产效率。由于锻造工艺对锻件尺寸和温度的要求复杂程度越来越高，因此，在锻造过程中以锻件测量的尺寸和温度为基础，研究锻件尺寸和温度之间的相互关系，对于优化锻造工艺具有极其重要的理论指导意义。本文以轴类锻件为例，根据锻件尺寸和温度受锻造功和外界环境双重影响的特性，从锻件能量守恒和内部成形

热态锻件尺寸变化时温度场模型的验证中的实验设计[ 12-22 09:05 ]

为了验证锻造过程中热态锻件尺寸变化影响下的温度场模型，建立以1045号钢为模拟材料，形状为轴对称柱类的锻件为研究对象的模拟实验。锻件材料的特性如下表4-1。锻件的轴向尺寸(高度)为150 cm，径向的半径为3 5 cm，初始的高径比为2.14，锻件的初始温度为1200 0C，外界环境温度为20 0C。由于实时测量的锻件尺寸和温度的信息较大，所以要对锻件瞬时情况下，锻件尺寸、温度进行测量和研究。锻件选取的压下量分别为5%,  10%,  15%,  20%,   25%, &n

热态锻件尺寸和温度关系模型的验证[ 12-22 08:05 ]

为了验证热态锻件尺寸变化和温度的相互关系模型的可行性，分别对第 2 章和第 3 章所建立的关系模型进行验证。首先根据模型的需要，设计相应的模拟实验。并以实验为基础使用 Deform-3D 软件对锻造过程进行相应的模拟，以获得相应的模拟数据。其次基于模拟实验下的锻件的测量信息，利用锻件尺寸与温度之间的相互关系模型以获取锻件相应的理论数据。最终，通过对比分析锻件的模拟数值和理论数值，来验证所建模型的可行性。凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能技术应用,每年为企业节省40%-70%的能源成本

基于 Deform-3D 的热锻成形仿真分析（下）[ 12-21 10:05 ]

(5)有限元的分析：在锻造过程中，对于锻件成形分析一般采用刚塑性有限元法。而在 Deform-3D 中的计算方法有Newton-Raphson，Direct，Explicit 等。可根据锻件材料各自的特性选择不同的方法进行计算。Deform-3D 处理模块是刚塑性和热传导为一体的处理模块，锻造过程有限元数值模拟分析就是在该处理模块中完成的。首先通过离散化方式将锻件本构关系方程和边界条件转化为非线性方程，其次通过直接迭代法和 Newton-Rphson 进行求解，该求解过程可以通过模块 Process 或

基于 Deform-3D 的热锻成形仿真分析 （上）[ 12-21 09:05 ]

Deform-3D 软件是国际上最为实用的金属塑性成形体积成形有限元分析软件，这也是该软件有别其他特色之处。Deform-3D 软件不仅可对锻件的二维、三维塑性成形过程进行模拟，还具有自动再划分网格技术和后处理时可视化的操作。Deform-3D 软件将其锻造过程和计算机紧密的结合起来，使工业化的机械加工进一步完善模拟和发展。锻压现场实验的基础上，利用 Deform-3D 软件对锻造过程中的温度场和尺寸应变场进行模拟。并通过该模拟充分显示了锻件温度和尺寸变化。Deform-3D软件对锻造过程仿真的流程图如图 4-1

热态锻件成形的基本原理[ 12-21 08:05 ]

在数学分析的理念上，有限元数值模拟方法是一种偏微分方程边值问题近似解求解的数值方法。该方法基于变分原理，对微分方程边值问题的最小值误差函数进行求解。并利用类比于多段微小直线连接逼近圆和有限元内包含一切可能的思想，将其有限的大区域分割成许多的无限子区域，并通过子区域上的参数特性方分析求解大区域上的问题，然后在其边界条件的约束下推导出大区域上的问题解。虽然该约束下的解并不是精确解，但是在实际工程中可以使用有限元数值模拟方法的近似解来代替准确解，进而对相关工程参数进行行之有效的分析和求解。在锻造过程中，受到锻造压力的作用

热态锻件尺寸变化时温度场的边界条件[ 12-20 10:05 ]

热传导方程不仅揭示了锻件在时间上非稳态性和空间上非均匀性之间的内在联系，而且能对锻件温度场进行普遍描述。然而对热传导方程通解的求取，必须先要明确热传导方程的单值性条件，才能进一步确定一个特定的温度场。锻造过程中的单值性条件有：初始条件和边界条件。(1)初始条件热态锻件在未受锻造加工时，不受内部热能影响。并受外界环境的影响时间也是极短，因此，在初始时刻 t=0，锻件的温度仍保持均匀分布。通过精密的测温系统求得锻件初始温度，即初始条件：其中：T(x,y,z,t)为锻件温度场；T0为锻件初始温度场。(2)边界条件热传导的

热态锻件尺寸变化时的传热原理[ 12-20 09:05 ]

热态锻件的温度场主要依赖于锻造过程中的热能的传播而形成的。无论是在锻件的内部还在锻件与外界环境之间，热能的传递都必须遵守从锻件高温部分向低温部分传播的原则。在锻造过程中，由于锻件的尺寸变化会使得锻件表面积和内能同时变化，因此在锻造过程中锻件传热还必须考虑到锻件尺寸变化的影响。锻造过程中锻件主要的传热方式有：热传导、热对流和热辐射。热传导是造成锻件内部温度不均匀现象的主要因素之一。虽然锻件的内外温差而引起的热传导的主要成因，但在锻造过程中锻件尺寸变化对热传导因素的影响也是不容忽视的。因此，通过对锻件尺寸变化时的热传导

热态锻件尺寸和温度的关系[ 12-20 08:05 ]

在锻造过程中，通常以有限元数值模拟和锻造加工实验为研究平台，对于锻件尺寸、温度变化规律以及两者之间的关系进行研究，并在国内外取得了一定的发展成果。在20世纪60年代有限元模拟的方法才初步应用于大型锻件的铸锻行业，通过对热态锻件基本锻造工序的模拟，使得锻件尺寸和温度之间的关系研究有了一个全新的发展。70 年代初期基于热塑性耦合有限元法，热态锻件温度场被进一步引入到计算机数值模拟中，从此对于热态锻件尺寸和温度之间的关系研究有了一个崭新的突破。临近 80、90 年代，在有限元模拟技术上的研究已经相当地成熟，使得锻造过程中

热态锻件成形工艺参数的研究方法[ 12-19 11:10 ]

对于锻造过程中锻件尺寸和温度的研究，从基本的锻件尺寸、温度的测量到基 于精确现代分析工具和设计的方法，锻件尺寸和温度的变化规律以及两者之间相互影响关系的研究方法也日趋完善。目前，热态锻件成形工艺参数的常用研究方法有数值模拟方法，热锻实验方法、光塑性研究方法、晶粒尺寸比较法，光栅研究方法等。基于这些方法可以直接或间接地获取锻造过程中锻件尺寸、温度、应力、应变速率等诸多工艺参数。在以上的研究方法中，针对锻件尺寸和温度之间的相互影响关系研究而言，一般主要是采用数值模拟方法和热锻实验分析的方法来进行研究。在锻造过

大型锻件的锻造加工前进[ 12-19 11:01 ]

大型锻件是金属锻坯在压力作用下，不断地经过塑性变形而达到所需形状的物件。从形状和尺寸上，大型锻件可划分为环类、轴类、饼类等多种类型的锻件。大型锻件应用领域十分广泛，主要应用于电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等工业装备。大型锻件实例如图 1-1 所示。大型锻件的自给能力和制造技术标志着一个国家的重工业发展水平。就世界各个国家的工业发展历程而言，大型锻件都起着的举足轻重的作用。与国外相比，我国虽然在大型锻件的生产关键技术和制造水平上有一定的差距，但随着新型现代化工业发展的不断地完善和锻造工艺的改进，我国

大型锻件的现代发展[ 12-19 10:41 ]

大型锻件是现代工业设备的核心部件，而大型锻件的生产工艺和锻造水平是国家制造力的重要标志之一。在高温条件下，大型锻件的制造生产工艺十分复杂，并十分耗费能源和材料，且造价极大。因此，大型锻件的质量保证和锻造工艺的改善对提高制造生产力和国民经济效益有着十分重要的意义。在大型锻件的热态成形过程中，锻造工艺优化的重要理论依据来源于锻件尺寸、温度、高径比，压下量等工艺参数的研究。在众多的锻造工艺参数中，锻件尺寸和温度是可以通过现代先进测量手段直接实时获取的，这为进一步研究锻件尺寸和温度的变化规律以及两者之间的相互关系打下了基础