论文部分内容阅读
楔横轧轴类件因具有高效、节材等优点,在当今机械轴类件实际生产中得到较广泛的应用。但对于端部需要轧制的轴类件,轧制结束时,轧件端部会出现凹心,必须通过切除料头才能得到所需轧件。实际生产中,通常在毛坯两端预留10-20mm的料头,导致楔横轧的材料利用率通常在85%以下。如何实现楔横轧轧制完成后少切削甚至无切削,进一步提高材料利用率,是促进楔横轧技术推广的关键。因此,开展楔横轧轴类件端部轧制质量研究具有重要的现实意义。本文运用DEFORM-3D有限元分析软件,对楔横轧轴类件端部轧制进行数值模拟,分析成形过程中轧件内部的应力应变变化情况,阐明轧件轧制过程中的金属流动规律。通过位移法、网格法和轴向应变图法多个角度分析凹心在楔横轧轧制的产生过程,阐述楔横轧端部轧制轴类件凹心产生机理:轧件端部凹心是由于表层金属比心部金属流动速度快,表层金属的轴向应变大于心部金属的轴向应变而产生的;随着楔横轧轧制过程不均匀轴向应变的累积,轧制结束时,轧件端部凹心达到最大。根据凹心产生机理,本文通过设置挡楔和设计坯料形状两种方法,以减小轧件端部凹心,提高轧件端部质量。依据挡楔的设计原则,在轧辊模具上对应轧件端部设置挡楔,从应力、应变和轴向流动速度角度分析挡楔对轧件端部质量影响机理,得到挡楔能够挡住表层流动快的金属,使表层金属与心部金属流动同步,有效减小轧件端部凹心;通过改变坯料形状,分析坯料形状对轧件轴向位移、轴向速度以及轴向力的影响,阐述坯料形状对轧件端部质量影响机理,得到楔横轧轴类件端部凹心值随着坯料形状角的减小而减小,坯料形状能有效改善轧件端部质量。并用轧制实验进一步验证了坯料形状对轧件凹心影响规律,验证结果与楔横轧有限元模拟结果是一致的。本文的研究结果对提高楔横轧的材料利用率,进一步推广楔横轧技术具有重要的理论意义和工程应用价值。