三通阀体多向模锻工艺研究

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1、第2卷第5期精密成形工程2010年9月JOURNALOFNETSHAPEFORMINGENGINEERING三通阀体多向模锻工艺研究郑彬彬，董传勇，薛克敏，李琦，周结魁(合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥230009)摘要：针对三通阀体结构特点和性能要求，采用多向模锻近净成形的工艺方法，利用有限元数值模拟方法得到锻件在成形过程中的网格分布、温度场、应力应变场、载荷曲线等，运用分流成形原理提出一种改进方案，有效降低了合模力，为实际生产提供了依据。关键词：三通阀体；多向模锻；数值模拟中图分类号：TG376．2文献标识码：A文章编号：1674-6457(2010)05—0061-0

2、3StudyonMulti_’ramForgingProcessofTriple。valveBodyZHENGBin—bin，D()NGChuan—yong，XUEKP—min，LQ，ZHoUie—kui(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Forthestructurefeaturesandperformancerequirementsoftriple—valvebody，nearnetshapemulti—rainforgi

3、ngmethodwasused．Thegriddistribution，temperaturefield，stressandstrain，loadcurveweregotintheforgingprocessbythefiniteelementnumericalsimulationmethod．Basedonthetheoryofthedividedflowmethod，animprovedprogramwaspro—posed，reducingtheclampingforceeffectively．Itprovidesthebasisfortheactualproductio

4、n．Keywords：multi—valvebody；multi—ramforging；numericalsimulation多向模锻是在几个方向同时或依次对坯料进行管道中的高压并具有一定耐腐蚀性，多向模锻成形锻造，实质上是挤压与模锻复合的新工艺，因此它集工艺是目前锻造三通阀的最佳工艺方法。挤压与模锻优点于一身，可以锻出复杂形状、精确尺寸、无飞边、无模锻斜度或模锻斜度很小、接近成品1工艺分析零件的中空锻件，并且在成形过程中，金属的机械性能得到提高且只需坯料一次加热和压机一次行程便三通阀体如图1所示，材料为40Cr钢(美国可使锻件成形，大大提高了生产效率_】]。AISI5140)

5、，该合金钢常温塑性差，变形阻力较大，多向模锻大塑性变形能够强烈细化组织，使材故采用热锻成形方式。从图1中可以看出，锻件垂料力学性能得到很大提高，锻件各方向变形程度和直型腔的直径大于水平型腔。如果将坯料水平放置力学性能大体相同，从而避免了挤压、轧制等其它成于水平型腔，水平冲头先动作，可能导致水平冲头上形工艺通常出现的各向异性I2]。运用于工作条件恶部起皱、折叠等缺陷，且会给热处理及锻模设计造成劣的核电、石油、化工中的三通阀体，必须能够承受一定困难l_3]。第1套方案为：冲头1向上运动，速收稿日期：2010—06—02基金项目：合肥工业大学2009年校级大学生创新实验计划(2009

6、CXSY089)作者简介：郑彬彬(1987一)，女，河北秦皇岛人，本科，主要研究方向为精密塑性成形及仿真。精密成形T程2010年9月擦模型采用常剪切摩擦模型，摩擦因子取0．25，坯料初始温度设为1100℃，冲头与模具温度设置为300℃，模具及冲头与坯料间的热交换系数为11kW／(m·℃)[7--9]。由于锻件的对称性，取1／4锻件进行模拟。2．2网格分布情况图1通阀体坯料的网格分布如图3所示，坯料被挤入模腔Fig．1Triple—valvebody度为50mm／s，当冲头l行程达到262mm时，冲头1停止运动；冲头2向下运动，速度为1O0mm／s，当冲头2行程达到350mi21

7、时，冲头2停止运动；冲头3开始运动，速度为100mm／s，当冲头3行程达到220mm时，冲头3停止运动。如图2所示。此方冲头2上模图3方案1的网格分布冲头3Fig．3Thegriddistributionofthefirstprogram的过程中变形较均匀，最终成形时坯料能很好的贴合模腔，没有出现折叠等缺陷。因为金属在成形阶段的主要变形方式是镦锻、反挤、侧挤，所以坯料内孔底部的网格更细密些。冲头l下模2．3温度场分布图2多向模锻示意Fig．2Schematicdiagramofmulti—r