气阀电镦成形工艺属于电-热-力多场耦合过程,多场耦合环境下各参数之间协控困难,一直以来如何系统、有效的得到合理匹配的工艺参数方案都是研究的重点内容。试验研究多采用试错法,周期长、成本高。尤其是目前发动机向着高稳定性、大功率、大尺寸纵深发展,要求气阀向高精度、高质量、长杆大变截面发展,同时需要材质具备高强韧、耐热、耐腐蚀等特性。然而,大规格气阀电镦成形耗时、耗材成本及加工难度更大。本文在对电镦工艺进行定性分析的基础上,针对镍基高温合金Nimonic80A材料在高温条件下具有变形抗力大、成形温度范围窄、电镦过程参数调控对其变形结果影响更重要的特点,从“控温”与“控形”、宏观与微观多尺度多方面运用有限元模拟方法构建大尺寸、长杆径船用柴油机大规格气阀电镦成形分析模型,从其成形机理、工艺参数设置与优化等方面进行了研究。为指导实际生产找到最优的参数调配方案制定准确的工艺规范提供了理论依据。现对全文工作总结如下:(1)电镦成形过程是高度非线性的多场多尺度动态耦合变形,参数间不协调极易产生缺陷。通过对电镦工艺全面深入研究,结合失效产品分析情况定性分析各工艺参数与产品缺陷的对应关系,根据影响效果与影响程度确定主要的参数类型。(2)对有限元求解中涉及的热-电耦合、热-力耦合原理及刚塑性模型的求解理论进行分析,结合具体成形特点建立了电镦成形过程的多场交互耦合作用有限元解析方程,明确分析中各工艺参数的意义及其选择依据,为电镦仿真模型的建立提供坚实的理论基础。(3)针对低速船用柴油机大规格气阀,找到了解决模拟仿真中的多场直接耦合、材料参数构建、电流密度及镦粗力边界条件加载、坯料与砧座接触电阻等关键问题的有效方法。利用MSC.Marc高级非线性有限元分析软件以及二次开发的子程序建立了经过适当简化的多场多尺度的电镦成形分析模型,实现整个镦粗过程的动态耦合仿真。(4)对Nimonic 80A高温镍基合金材料某大规格气阀电镦过程进行有限元模拟仿真,依据模拟结果对主要工艺控制参数进行定量分析,研究其恒定电流密度、镦粗压力下坯料变形过程的温度、等效应变速率、成形尺寸、晶粒组织变化的规律与特点。并对整个镦粗过程中缺陷的产生进行分析探究。(5)为改善成形过程产生的缺陷提出电流密度、镦粗压力多段式加载方式。运用模拟得出的最佳参数匹配方案进行试验,将得到的气阀产品解剖检验,并以成形最高温度、镦件形状、长径比、晶粒尺寸等参数作为评价指标与模拟结果进行对比验证。以期为实际生产制定最优工艺规范提供有效参考。