風(fēng)機主軸鍛件圓角成形工藝研究
文章出處：山西中重重工集團
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發(fā)表時間：2021-04-22 16:05
風(fēng)機主軸是風(fēng)電設(shè)備的核心部件。針對風(fēng)機主軸批量大、截面變化大的特點，尤其是法蘭過渡圓角比較大，需設(shè)計出科學(xué)合理的工裝模具,研究出合理、可行的工藝方案，以保證各截面的鍛比和心部組織的致密,確保后期無損檢測合格。對大型鍛件單一的進行物理模擬存在許多困難，本文通過FORGE有限元模擬軟件,研究法蘭過渡圓角處成形過程中的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變分布,為以后的工藝改進提供合理的科學(xué)依據(jù)。
由于風(fēng)力發(fā)電機存在使用的地域環(huán)境不同， 緯度相差懸殊,野外風(fēng)口使用無法進行大規(guī)模的維修等特點，使風(fēng)機主軸的材料選擇尤為重要。根據(jù)服役地點，如沿海、溫帶、準寒帶、寒帶的不同,材料選擇應(yīng)滿足不同地域的要求，如20尤、 0X、-20t、-401工作環(huán)境的材料，并保證各個溫度期間的力學(xué)性能和使用壽命,34CrNiMo6成 為我們的***材料。
控制的設(shè)定采用行程控制，始鍛溫度設(shè)為1 2401，設(shè)定上站壓下速率為20 mm/s。
控制的設(shè)定采用行程控制，始鍛溫度設(shè)為1 2401，設(shè)定上站壓下速率為20 mm/s。
風(fēng)機軸圓角成形模擬結(jié)果分析
借助于FORGE軟件對風(fēng)機軸圓角成形的模擬模型進行了有限元分析計算并進行后處理，獲得其成形效果圖、應(yīng)力場、應(yīng)變場及溫度場等數(shù)
法蘭圓角成形后的模擬效果，風(fēng)機軸法蘭成形后的模擬效果圖，總體模擬效果較好，法蘭外表面平整，其外緣 處壁變薄，導(dǎo)致法蘭厚度不均，這與現(xiàn)實情況比較吻合，圓角部分成形較好,無折疊。
風(fēng)機軸IM丨角成形過程
風(fēng)機軸圓角成形過程，因?qū)ΨQ，現(xiàn)只分析坯料一半時的成形過程。將加熱好的風(fēng)機軸坯料放入漏盤中，上砧接觸風(fēng)機軸法蘭部分。上砧開始施加壓力，與上砧接觸部分金屬開始運動，金屬一部分流向法 蘭，另一部分流向圓角處。隨著上砧的旋轉(zhuǎn)加 壓，法蘭表面變?yōu)槠秸瑘A角處的金屬受三向壓應(yīng)力作用，***終完成法蘭及圓角成形。
等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、溫度場的分析
圓角成形***后階段時的應(yīng)力分布圖。應(yīng)力分布總體上均勻?qū)ΨQ。與上砧接觸位置受力較大,符合應(yīng)力分布規(guī)律，等效應(yīng)力值***大能達到90 MPa。法蘭圓角處，金屬流動劇烈，受力較大。圓角成形***后階段時等效應(yīng)變分布圖。應(yīng)變***終集中在法蘭處、圓角處，應(yīng)變***大值為0.3。應(yīng)特別注意，圓角處應(yīng)變大時金屬容易出現(xiàn)折疊現(xiàn)象，溫度場分布?？梢钥闯鰷囟葓龅?**終分布情況與等效應(yīng)變的分布一致，即應(yīng)變大的部分溫度高。鍛件表 面***高溫度約為1100尤，***低溫度約為1OOOt， 總體分布比較均勻，約為i 030T：。
通過對風(fēng)機軸鍛件圓角處成形過程的有限元 模擬,使成形過程更加形象化，直觀化。模擬結(jié)果與現(xiàn)實鍛件產(chǎn)品對比分析可以得到以下結(jié)論：
利用FORGE有限元軟件對風(fēng)機軸鍛件圓角成形過程進行的數(shù)值模擬結(jié)果令人滿意成形過程金屬流動順暢，表面無裂紋，法蘭表面平整，圓角處無折疊，飽滿成形,與實際鍛出的產(chǎn)品較吻合。
由終鍛溫度場分布可知，終鍛溫度平均在1030尤左右，在34CrNiMo6鍛造溫度范圍之內(nèi),，111終鍛等效應(yīng)變場可知，***終應(yīng)變集中在圓角處、法蘭外緣表面，應(yīng)變***大值為0.3。終鍛時，辟1角處應(yīng)力***大值為90 MPa。
通過模擬結(jié)果可知，法蘭邊緣處應(yīng)變比較大，產(chǎn)生薄壁，導(dǎo)致整個法蘭厚度不均，這與現(xiàn)實情況比較符合，在實際生產(chǎn)中需要增加一道滾圓工序。
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