数值模拟技术在汽轮机叶片模锻成形中的应用

有许多因素影响汽轮机叶片的模锻生产质量,例如,材料性质、毛坯外形及尺寸、模锻方式及工艺、模腔结构与锻压设备等.本文针对某汽轮机叶片的模锻生产,应用数值模拟技术,分析和探讨了改进模锻工艺、提高产品质量、防止模具过早失效的途径.模拟结果与生产实践表明:在保证坯料金属完全充满模腔并压实的前提下,适当减少锤击次数,既能降低模具损坏几率,又可节约锻打能源;尽量采用较大的过渡圆角半径,以便抑制模锻叶片根部折叠等缺陷的产生;界面润滑有利于模锻叶片成形;模具型腔局部高温和高应力的交互作用是造成模具过早失效的重要原因.     

大型钛合金锻件的对击锤上模锻工艺与模具设计

我厂承担了美国某飞机公司十二项大型钛合金锻件的生产,至今已交付11个炉号3451个锻件。由于钛合金的比强度高,流动性差,锻造温度范围窄,故其锻造工艺比铝合金、结构钢、不锈钢困难得多。因此,本文结合这些锻件的生产,谈谈钛合金大型锻件的对击锤上模锻工艺与模具设计。一、锻件技术要求及工艺分析     

减震器外体顺序成形模锻法

以减振器外体在模锻锤上模锻为研究对象,介绍了能确保锻件成形且能提高模锻件质量的顺序成形模锻法,说明了应用顺序成形模锻法的重要性     

齿轮模锻成形工艺研究

分析了原工艺齿轮模锻产生的主要缺陷，介绍了拟定的工艺中的毛坯规格选择，预成形尺寸确定，模锻设备选择及锻模设计，并做了成形试验。     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

汽轮机叶片模锻工艺余量设计的探讨

叶片锻件工艺余量加放的设计是叶片锻造加工的关键技术.传统的余量设计方法是工程技术人员经过长期的探索并结合实际的效果总结出的经验,这套经验在生产实践中被证明是行之有效的.但是,也存在着不足.一个明显的缺陷是余量太多,影响到后续的精加工,精加工必须要切除掉许多的余量,这样不仅造成了材料的浪费,也导致了生产效率难以提高.从锻造工艺出发,分析了叶片材料在锻造成形过程中变形的规律后,得出更为合理的余量设计的方法,来解决上述的难题.     

壳体等温模锻成形工艺

图 1所示壳体锻件 (材料为 L D2 ) ,壁厚较薄 ,桶形很深 ,且上部为薄壁桶形 ,底部为锥台形 ,不利于反挤压成形。按反挤压力计算 ,约需 960多吨的力 ,而现有设备为 5 0 0 t四柱通用油压机 ,要立足在现有设备上把零件锻出来 ,就必须降低变形抗力。我们通过对多种方案的综合分析讨论 ,决定采用等温反挤压 -等温拉延工艺。其工艺流程为 :下料→加热→自由锻制坯→加热→反挤压→加热→拉延成形→热处理→振动时效。技术要求 :1 δ≥ 1 5%σb≥ 31 0 MPa沿桶壁轴向性能一致2壁厚差<0 .5mm图 1　壳体锻件图1　加热规范由于 LD2锻铝温度超过 5 0…     

汽轮机叶片模锻新工艺数值模拟研究

提出了一种新的叶片锻件余量的设计方法：不均匀余量加放法。用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D^TM进行了数值模拟研究。得到了锻造载荷一行程曲线以及整个成形过程的应力和应变分布等，并与传统的均匀加放余量法进行了比较。分析表明，新工艺与传统的余量设计方法相比有诸多优点，为该新工艺的工业化应用奠定了理论基础。     

大规格复杂曲面叶片精密模锻成形工艺设计及优化

以大规格复杂曲面叶片锻件为例,介绍了复杂曲面叶片锻造模具的设计关键点——叶片旋转定位和投影面中心重合。预锻坯料采取变直径物料分配设计和定位设计,基于Deform-3D有限元模拟软件进行了精密模锻成形工艺优化,并在100 MN液压机上验证了工艺的可行性。结果表明:叶片旋转定位和投影面中心重合设计,减少了预锻坯料的偏移和滑动。预锻坯料总长度是重要尺寸,在终锻成形过程中,长度方向单边展宽不小于60 mm。预锻坯料进行了拍扁定位设计,解决了预锻坯料偏移和滑动问题。预锻坯料采取变直径物料分配并进行了尺寸优化,锻件充填完整,锻件飞边宽度均匀性标准差SD值达到最小。     

铸坯模锻的国内外现状及发展前景

对铸坯模锻工艺的国内外现状及发展的前景进行了综合评述。介绍了铸坯模锻的特点及应用方法；指出了今后的研究和推广应用方向。     

汽轮机导叶片多向模锻制坯工艺技术研究

对汽轮机导叶片的制坯工艺进行了对比分析。自由锻制坯存在一致性差、表面棱角多、微裂纹等缺陷;锤上模锻制坯成形质量较好,但材料利用率较低、生产成本较高;多向模锻制坯成形质量最优、材料利用率最高。为深入研究多向模锻制坯工艺技术,本文运用数值模拟技术直观分析多向模锻制坯工艺过程,坯料与模具温度场、应力场、受力变化等。通过模拟分析预测生产中存在的问题,从而采取相应措施预防缺陷的产生,提高产品质量。经生产试验证明多向模锻制坯工艺技术极大提高了制坯质量和生产效率,解决了传统自由锻开坯方式存在的问题。     

镶块模模锻工艺研究

通过对镶块模模锻的工艺研究,详细阐述了镶块模的结构,提出了适合我公司50 kN模锻锤的镶块模模锻工艺。研究表明:矩形镶块结构适合用于我公司50 kN模锻锤上锻造小叶片;合理选择飞边槽的形式和结构尺寸,能保证锻件的充满和多余金属的容纳;模体、楔和键可以通用于不同的镶块;镶块模模锻工艺适合用于我公司小叶片特别是导叶片的模锻。     

GH864烟气轮机涡轮盘锻造工艺

GH864材料是一种特殊的镍基高温合金,锻造成形时塑性低、变形抗力大、锻造温度范围窄、导热性差,且锻件的晶粒尺寸不能通过热处理细化,所以要满足锻件的内在质量要求,必须制定合理的工艺路线.从材料的化学成分、锻造工艺、400 MN大型航空模锻液压机和生产流程等方面介绍了GH864合金烟气轮机涡轮盘的生产过程.试验表明,固溶、时效处理后的烟气轮机涡轮盘锻件,力学性能和晶粒度完全达到使用要求.小批量生产后,效果良好,这为烟气轮机发展打下了坚实的基础.     

大型十字轴锻造工艺

采用圆饼坯开豁口工艺锻造。工艺改进后,提高了原材料的利用率,保证了锻件的力学性能。     

VTR201增压器压气叶轮蒸汽锤模锻工艺

介绍了锤上模锻ＶＴＲ２０１压气叶轮的模具、预制坯以及热处理工艺，说明用国产ＬＣ９材料代替美国７０７５材料来模锻ＶＴＲ２０１压气叶轮的工艺是成功的。     

十字轴模锻工艺设计

对各种规格人十字轴进行工艺分析，并制定相应的模锻工艺方法。     

锻模管理规范

制定适用于锻造厂或锻造车间的锻模管理原则和要求为主要内容的锻模管理规范,增强了锻模在锻造过程控制中的可靠性、有效性和时效性,减少了人为主观因素导致的不确定性或因锻模引起的锻造质量隐患或缺陷,确保了运用锻模管理而实现精细化锻造生产的优质、高效、顺利、安全和低耗,实现了锻造技术与锻模管理的有机统一。     

分动器模锻造工艺及锻模设计

介绍了分动器叉型凸缘的模锻工艺,探讨了锻模设计过程中的关键技术问题,并结合生产实际,对影响锻件质量的一些因素进行了分析,提出了解决办法。     

铜合金拨叉液态模锻工艺及模具设计

采用液态模锻代潜压力铸造及热模锻生产汽车铜合金拔叉,不仅消除了压铸压铸件内部容易形成气孔,疏松及非金属夹杂的缺陷,而且减少了锻造设备的投资及提高了材料利用率和成品率。