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长轴类大锻件锻造加热工艺规范的研究

单会星

  轴类大锻件一般用于传动轴,是机器设备的关键和核心部件,是制造重大装备的基础件,质量要求十分严格。轴类大锻件的生产过程为锻前加热、锻造和锻后热处理。由于大型锻件的生产多为单件生产,锻件的报废将造成巨大的经济损失,并造成工期的延误。因此必须制定合理的加热规范以确保钢锭加热的安全,并减少加热时间以达到节约能源的目的。本论文的研究课题来源于广州市科技计划项目(2008Z1-D221)“长轴类复杂大锻件锻造关键技术的研究及其在船舶工业中的应用”和广东省重大科技专项(2009A080304004)“船舶工业用大型锻件锻造减量化及余热能源利用技术的研究与产业应用”。 本文以蓄热式液化石油气加热炉加热舵杆和螺旋桨轴所用钢锭为研究内容,对实际生产中可能出现的室温装炉和高温装炉情况进行了研究,并创新性地对锻后四火次的加热规范进行了研究,应用有限元软件DEFORM-3D建立相应的模型,制定了相应的加热规范。具体研究内容及结论如下: (1)室温装炉时,钢锭的加热可以使用加热炉的最大加热能力。通过模拟得到了钢锭加热时的应力场和温度场。钢锭心部应力为三向拉应力,以轴向应力为最大。且在低温期和钢锭心部相变期出现轴向应力和表心温差的峰值。从快速加热的角度来考虑,加热规范优化参数为舵杆钢锭相变期保温温度为850℃,相变期保温时间为1小时,锻造保温温度为1235℃;螺旋桨轴钢锭相变期保温温度为850℃,相变期保温时间为0.8小时,锻造保温温度为1220℃。 (2)高温装炉时,低温期时钢锭的升温速度明显加快,但心部的应力也有很大的上升,即高温装炉能有效减少加热时间,但必须控制最高装炉温度。装炉温度下的保温时间舵杆钢锭为2小时,螺旋桨轴为1.5小时,其余与低温装炉时相同。 (3)后续数火次的加热与前几次加热不同。由于锻件内部温度高,而表面的温度低,因此当炉温到达锻造保温温度时,锻件内部的表心温差并不大,因此加热需选用较小的锻造保温温度,1220℃。当锻件长度大于加热炉长度时,未装炉部分的锻件将对炉中靠近炉门锻件的温度产生较大的影响,为了减少加热时间,需要增加装炉长度。 最后对加热模型进行了试验验证,通过模拟结果和试验结果的比较和分析,验证了本文所建立的加热模型的正确性。……   
[关键词]:轴类大锻件;大型八角钢锭;加热规范;温度场;应力场
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南理工大学2011年