非對稱軸類件及其無料頭楔橫軋近淨成形理論研究

《非對稱軸類件及其無料頭楔橫軋近淨成形理論研究》是束學道為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非對稱軸類件及其無料頭楔橫軋近淨成形理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：束學道
• 依託單位：寧波大學

項目摘要

用現代數值技術和軋制實驗等方法進行非對稱軸類零件及其無料頭楔橫軋近淨成形鞏櫃理論研究：分析楔橫軋成形非對稱軸類零件軸向力、徑向力和切向力以及軋制力矩在軋制過程中的變化規律，力能參數與成形工藝參數和軋制工藝參數的影響規律，闡明軸向平衡與工藝參數的理論關係；研究楔橫軋近淨成形非對稱軸類零件各階段應力、應變和位移場的分布與變化規律、非對稱軋製作用區域軋件內部組織晶粒大小和分布規律，獲得晶粒大小和分布與工藝參數的定量關係；研究零件端部軋制凹心產生機理和變化規律、擋楔的位置和形狀與被軋零件端部質量的關係，建立實現非對稱件無料頭軋制的設計理論；研究非對稱軸類件楔橫軋成形內部變形均勻性、組織均勻性和無料頭軋制的最優參數確定原則。完成上述基礎研究，建立非對稱軸類件及其無料頭楔橫軋近淨成形理論，實現非對稱軸類零件楔橫軋近淨成形高效化、節能化生產，發展楔橫軋先進成形學科理論。

結題摘要

針對端部需要軋制的非對稱軸類零件，現有楔橫軋技術存在材料利用率低於85%、軋制軸向平衡難以控制等諸多關鍵科學問題，採用用現代數值技術和軋制實驗等方法，分析由於軸向不平衡導致的軸向竄動與軋件成形質量關係，闡明不平衡軋制時軸向竄動量與工藝參數之間的影響關係，綜合工藝參數對軸向竄動量的影響主次，理論上給出保證軸向平衡的工藝參數確定原則，首次提出採用平楔可以有效抑制軸向竄動保證軋制穩定方法；分析非對對稱軋制中工藝參數對軸向力和切向力的影響關係，採用均勻設計法回歸出同位起楔楔橫軋非對稱軋制過程的軸向力公式，得到了工臘故棄頁藝參數及其互動項對軸向力的影響主次；預測楔橫軋非對稱軸類件心墓精笑部缺陷位置，給出軋制乃夜挨變形過程中工藝參數與內部缺陷產生趨勢影響關係，分析楔橫軋非對稱軸類零件各部分應力、應變和位移場的分布和變化規律，闡明楔橫軋非對稱軸類零件變形機理；利用非線性有限元建立了變形-傳熱-微觀組織相互耦合的剛塑性有限元模型，分析楔橫軋非對稱軸類件成形過程中的動態再結晶體積分數和平均晶粒尺寸的變化，得出了楔橫軋非對稱軸類件的動態再結晶運動路線及晶粒尺寸分布規律，改善了對稱軋制時台階與成形區之間的組織不均勻性問題，使得軋件的組織整體均勻性更好；研究零件端部軋制凹心產生機理和變化規律、基於擋楔控制對軸類件端部質量的影響、改變坯料端部形狀對軸類件端部質量的影響並進行試驗驗證，提出了一種擠壓式楔橫軋的無料頭軋製成形新思路，研究擠壓式楔橫軋技術對軸類件端部質量的影響並進行實驗驗證，研究結果表明，以上幾種方法均可以有效控制軋件端部凹心，提高楔橫軋工藝材料利用率；針對油泵軸零件開發了一套油泵軸無料頭軋制模具，在H630楔橫軋機上院姜采進行了軋制實凝艱姜驗及軋制後成品的金相實驗，結果在保證產品性能條件下，油泵軸料頭體積減小75%，成材率提高到95%以上；為了實現大型非對稱鐵路車軸戀習榆煮的楔橫軋高效成形，設計完成鐵路車軸可更換輥式的自位型輥式楔橫軋機。以上項目研究申請國家發明專利9項，目前已授權專利4項。 本項目研究成果對於實現非對稱軸類零件楔橫軋近淨成形高效化、節能化生產，擴大楔橫軋套用範圍，發展楔橫軋先進成形學科理論，具有重要的理論意義和工程價值。