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大型圆柱锻件深冲孔最大孔径比的数值模拟研究.pdf

第52卷第2期 锻压装备与制造技术 2017年4月 No.2 CHINAMETALFORMlNGEQUIPMENT&MANUFACTURINGTECHNOLOGY V01.52 Apr.2017 大型圆柱锻件深冲孔最大孔径比的数值模拟研究 高锦张,,王舒涛1,王兴中2马武江2 程进行了数值模拟。通过对不同直径坯料冲制多种规格内孔,研究了不同孔径比对坯料形变的影响。模拟分析表明,选择合理孔 径比上限,可获得形状规则的目标锻件,研究结果可以为大型圆柱锻件深冲孔工艺的制定提供理论依据。 关键词:锻造;大型圆柱锻件;深冲孔;最大孔径比;数值模拟 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672—0121(2017)02—0078—04 DOI:10.16316/i.issn.1672—0121.2017.02.023 大型空心锻件作为核电及火电领域重大技术装 冲孔成形。深冲孔成形可大大提高材料的利用率而 备的关键零部件,一般可由圆柱锻件冲孔后获得,主 且减少加工工艺流程,缩短加工周期。并可使金属纤 要应用于发电机组主蒸汽管道进出口接管等主要部 维流线方向沿轴向分布,与蒸汽流动方向相顺应,提 件。这类部件体积较大,成形困难,生产成本高,长期 升大型斜三通锻件的综合机械性能。 工作于高温、高压、高放射性的恶劣环境中,且承受 大型斜三通锻件的外形 着高流速介质所带来的交变载荷冲击,易产生疲劳 如图1所示,其尺寸各异,主 损伤,影响发电机组整体安全系数。因此,恶劣的工 管道的长度一般达到2m以 作环境对大型空心锻件的综合机械性能提出了极高 上,内孔径也大小各异。在锻 的要求[1-2]。一般生产中可将普通的冲孔工艺与芯轴 造成形出斜三通的外廓尺寸 拔长或扩孔相结合的方法获得较深的内孔或较大内 后,就需要对其进行内孑L成 径的孔阳。 形,而斜三通作为异型件,由 大型斜三通锻件作为发电机组主蒸汽管道的关 于外形限制只能通过深冲孔 键零部件,承受着恶劣的工作环境。随着发电机组容 工艺进行内孔成形。为了简 图1主蒸汽管道用斜三通 量的不断提升,斜三通工作环境温度以及蒸汽压力 化模型,本文以斜三通锻件 不断提升,如今的超超临界发电机组的主蒸汽温度 的内切圆柱形锻件为研究对象,就大型圆柱锻件的 达到了600%以上,压力达到了32MPa以上。传统的 深冲孔工艺展开数值模拟研究,旨在为实际生产提 铸造以及焊接工艺生产的斜三通性能已经难以满足 供必要的理论指导。 要求。虽然国内也有了锻造加工大型斜三通锻件的 深冲孔时,若孔径与锻件外径的比值越大,锻件 工艺,但其内孔成形主要为钻削加工,材料利用率 中金属参与变形的区域越大,导致了锻件的变形越 低;而且主管道及支管道均为深长孑L,需要钻孔后再 大。较小的外形尺寸变化有利于减少后续整形工序 镗孔至目标孔径,需要经过多道工序,生产周期长,

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