一家专注流体压力成形技术
【作 者】张清华;刘鑫刚;祁荣胜;金淼;郭宝峰
【前 言】
800MN模锻液压机主要用于生产大型铝合金、镁合金、钛合金等模锻件，是发展我国大飞机项目必备的关键设备。该设备的建设对于改变我国大型模锻件长期依赖进口的局面有重大战略意义。800MN模锻液压机主缸采用锻焊结构，其缸底部分的锻件直径为3100mm、高度1700mm，属于大型饼形锻件。该锻件锻造成形的技术难度较大，主要表现为两个方面：是钢锭中的孔洞在成形过程中消除困难，探伤检测不易通过；二是锻件几何尺寸较大，已经涉及到二重现有锻造能力的极限。因此，需要对缸底的锻造过程进行分析和研究，为制定成形工艺提供技术支持。
关于孔洞闭合的理论问题，国内已有大量的研究成果。早期，清华大学的王祖唐教授采用刚粘塑性有限元法模拟了大型钢锭的拔长过程，研究了孔洞锻合过程的主要影响因素。近几年，上海交通大学的崔振山教授基于MARC软件研究了圆柱体内部孔洞热锻闭合过程，提出了高温变形是改善含有孔洞材料性能的必要条件；北京科技大学的韩静涛教授研究开发了耦合热及细观损伤分析的刚粘塑性有限元分析软件RVTDA，并将其用子饼类锻件镦粗过程中应力、应变、温度等的分析。但是，考虑到800MN模锻液压机缸底锻件的重要性，课题组依然认为看必要对其孔洞在锻造过程中的闭合问题，利用有限元数值模拟方法做些具体分析。
本文针对800MN模敏液压机王缸缸底这一具体产品，利用数值模拟技术，着重研究了镦粗过程中平面砧、球面砧、锥形砧等不同砧型对锻件内部等效应变、静水应力和镦粗工艺力的影响，并分析了孔洞的变化规律。
【摘 要】利用数值模拟的技术,研究了采用平面、球面、锥形砧型时,800 MN模锻液压机主缸缸底锻件镦粗过程中锻件内部的应变、静水应力以及心部孔洞尺寸的变化情况。通过对不同砧型时锻件内部等效应变、静水应力、孔洞闭合程度以及镦粗工艺力的考察,得到了球面砧优于另外两种砧型的结论。
【结 论】
在800MN模锻液压机主缸缸底锻件的最后一次镦粗过程中采用球面砧，虽然需要较大的设备能力，但其最大镦粗力未超出工厂现有能力，且球面砧更有利于提高锻件的心部质量。
在相同变形条件下，采用球面砧可以在锻件心部获得更大的等效应变和更高的静水应力。锻造终了时，其心部等效应变为1.2，分别较采用平面砧和锥形砧时的心部等效应变值大68%和26%；其心部静水应力约为44.2MPa，分别较采用平面砧和锥形砧时的数值高5%和45%。
虽然在相同锻比情况下球面砧和平面砧具有十分相近的孔洞闭合能力，但是与锥形砧相比，孔洞的体积变化率提高约4%，孔洞短轴的变化率提高约5%。
以下是正文：
