【作 者】張清華;劉鑫剛;祁榮勝;金淼;郭寶峰

　　【前 言】

　　800MN模鍛液壓機(jī)主要用于生產(chǎn)大型鋁合金、鎂合金、鈦合金等模鍛件，是發(fā)展我國大飛機(jī)項目必備的關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備的建設(shè)對于改變我國大型模鍛件長期依賴進(jìn)口的局面有重大戰(zhàn)略意義。800MN模鍛液壓機(jī)主缸采用鍛焊結(jié)構(gòu)，其缸底部分的鍛件直徑為3100mm、高度1700mm，屬于大型餅形鍛件。該鍛件鍛造成形的技術(shù)難度較大，主要表現(xiàn)為兩個方面：是鋼錠中的孔洞在成形過程中消除困難，探傷檢測不易通過；二是鍛件幾何尺寸較大，已經(jīng)涉及到二重現(xiàn)有鍛造能力的極限。因此，需要對缸底的鍛造過程進(jìn)行分析和研究，為制定成形工藝提供技術(shù)支持。

　　關(guān)于孔洞閉合的理論問題，國內(nèi)已有大量的研究成果。早期，清華大學(xué)的王祖唐教授采用剛粘塑性有限元法模擬了大型鋼錠的拔長過程，研究了孔洞鍛合過程的主要影響因素。近幾年，上海交通大學(xué)的崔振山教授基于MARC軟件研究了圓柱體內(nèi)部孔洞熱鍛閉合過程，提出了高溫變形是改善含有孔洞材料性能的必要條件；北京科技大學(xué)的韓靜濤教授研究開發(fā)了耦合熱及細(xì)觀損傷分析的剛粘塑性有限元分析軟件RVTDA，并將其用子餅類鍛件鐓粗過程中應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等的分析。但是，考慮到800MN模鍛液壓機(jī)缸底鍛件的重要性，課題組依然認(rèn)為看必要對其孔洞在鍛造過程中的閉合問題，利用有限元數(shù)值模擬方法做些具體分析。

　　本文針對800MN模敏液壓機(jī)王缸缸底這一具體產(chǎn)品，利用數(shù)值模擬技術(shù)，著重研究了鐓粗過程中平面砧、球面砧、錐形砧等不同砧型對鍛件內(nèi)部等效應(yīng)變、靜水應(yīng)力和鐓粗工藝力的影響，并分析了孔洞的變化規(guī)律。

　　【摘 要】利用數(shù)值模擬的技術(shù),研究了采用平面、球面、錐形砧型時,800 MN模鍛液壓機(jī)主缸缸底鍛件鐓粗過程中鍛件內(nèi)部的應(yīng)變、靜水應(yīng)力以及心部孔洞尺寸的變化情況。通過對不同砧型時鍛件內(nèi)部等效應(yīng)變、靜水應(yīng)力、孔洞閉合程度以及鐓粗工藝力的考察,得到了球面砧優(yōu)于另外兩種砧型的結(jié)論。

　　【結(jié) 論】

　　在800MN模鍛液壓機(jī)主缸缸底鍛件的最后一次鐓粗過程中采用球面砧，雖然需要較大的設(shè)備能力，但其最大鐓粗力未超出工廠現(xiàn)有能力，且球面砧更有利于提高鍛件的心部質(zhì)量。

　　在相同變形條件下，采用球面砧可以在鍛件心部獲得更大的等效應(yīng)變和更高的靜水應(yīng)力。鍛造終了時，其心部等效應(yīng)變?yōu)?.2，分別較采用平面砧和錐形砧時的心部等效應(yīng)變值大68%和26%；其心部靜水應(yīng)力約為44.2MPa，分別較采用平面砧和錐形砧時的數(shù)值高5%和45%。

　　雖然在相同鍛比情況下球面砧和平面砧具有十分相近的孔洞閉合能力，但是與錐形砧相比，孔洞的體積變化率提高約4%，孔洞短軸的變化率提高約5%。

　　以下是正文：