现代能源、运输、冶金工业的迅速发展,要求重型机械制造业能提供优质大型宽板类锻件。这些大锻件是由钢锭开坯锻造而成。由于钢锭内部不可避免地存在偏析、疏松、缩孔及微裂纹等冶金缺陷。钢锭越大,这些缺陷就越严重。为了获得优质锻件,必须通过锻造工艺来消除这些缺陷。要想达到此目的,所采用的锻造工艺应能保证锻件内部,尤其是缺陷区域不出现拉伸应力及过分强烈的剪切应力,否则,不但不能消除这些缺陷,而且还有可能使之加剧。 本文以大型的有限元商品软件 ANSYS 为分析工具,对宽板类锻件的老工艺——平砧拔长与新工艺——马杠扩孔进行数值模拟。 由于大型宽板外形尺寸的特征,在平砧拔长过程中在宽板宽度 B 方向压下时,一般不可能满足不形成轴向拉应力的砧宽比 W / H和不形成横向拉应力的料宽比 B/ H的要求。这样在变形区内就有二向拉应力的存在。压完一趟后翻转 90o再进行宽板 H 方向拔长时,砧宽比 W / H和料宽比 B/ H会远大于 1,加上砧宽比 W / H控制不当,可能在变形区的水平对称面附近产生剧烈的剪切变形。在马杠扩孔的分析中,首先在假设其为平面应变的条件下,对扩孔过程进行定量的分析。即通过数值模拟,研究变形体内部的应力、应变分布状态,及其与压下量之间的关系,得出了变形体内部只有在小压下量时才会有单向拉应力的存在,增大压下量以后,转变为三向压应力状态。从而体现出马杠扩孔在生产大型宽板方面的优越性。并且定量的完善了马杠扩孔的力学模型。其次研究马杠直径、坯料厚度及宽度对扩孔工艺的影响。从而制定出马杠扩孔的适合的压下量,并证明了马杠扩孔在一定程度上避免了拔长中砧宽比和料宽比的不合适因素。最后在考虑了温度对变形过程的影响后,研究变形体内部的应力、应变分布状态,及其与压下量的关系,得出大变形时扩孔的热力耦合分析。 本文的数值模拟给出了马杠扩孔的定量分析,凭借数值分析理论的严谨性、数据的可靠性给出扩孔工艺的变形状态。依据新拔长理论,将不符合砧宽比和料宽比的锻件,用特殊的工艺手段,创建成最佳工艺参数的理