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1、GFM精锻三维成形锻透性研究1112223董节功朱锦洪周旭东王国宣高全德白振拴孟惠霞(1河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471003；2河南中原特殊钢集团公司济源454685；3河南省济源职业技术学院济源454686)摘要：锻透性在GFM精锻中是一个特殊重要的概念，是一直以来尚未解决的重要问题，它是制定GFM精锻工艺的基础。在采用DEFORM3D有限元软件对GFM精锻过程数值模拟的基础上，本文得到了GFM精锻三维成形锻透性新结果，说明GFM精锻是可以锻透的。关键词：GFM精锻，锻透性，三维成形，DEFORM中图分类号：TG31
2、1,TP391.9StudyofForgingPenetrationEfficiencyofGFMThreeDimensionalForging11122DONGJie-gong,ZHUJin-hong,ZHOUXu-dong,WANGGuo-xuan,GAOQuan-de,23BAIZhen-shuan,MENGHui-xia(1HenanScienceandTechnologyUniversity,Luoyang471003;2HenanZhongyuanSpecialSteelCompany,Jiyuan,454685;3
3、HenanJiyuanTechniqueCollage,Jiyuan,454686)Abstract:TheforgingpenetrationefficiencyisanespeciallyimportantconceptinGFMforging,anditisavitalproblemneversolved.ItisonthebasesofarrangingtechnologyoftheGFMforging.OnthebasesofusingthefinitesoftwareDEFORM3Dtosimulatetheproc
4、essoftheGFMforging,thispapergainthenewforgingpenetrationefficiencyoftheGFMthreedimensionalforging.AndthisshowsthatGFMformingcanbepenetrated.Keywords:GFMforging,forgingpenetrationefficiency,threedimensionforging,DEFORM1.引言GFM精锻属于径向锻造，可以将钢锭或钢坯锻成圆形﹑方形﹑矩形截面的棒材或锻成旋转对称轴﹑实心
5、轴和空心阶梯轴﹑锥度轴﹑厚壁管和炮管等。中原特殊钢集团公司自从使用GFM精锻机以来，一直使用GFM公司提供的锻透性计算公式制定锻造变形量。但是随着锻造经验的不断积累以及对精锻机机理的深入了解，发现GFM公司提供的锻透性公式存在问题，基金项目：河南省自然科学基金项目(200410464013);河南科技大学科学研究基金项目(20020007)作者简介：董节功（1979－），男，河南洛阳人，硕士研究生。联系人：周旭东（1963－），男，教授博士，河南科技大学。syuuzhou@mail.haust.edu.cn196所以急需符合其实
6、际的锻透性计算方法。另外，由于锻透性直接影响锻件的质量，而且用户对锻件质量不断提出更高的要求及新钢种的出现，原有的设计方法已经不能满足日益增长的生产实际需求。径向锻造是二十世纪五十年代发展起来的一种特殊锻造工艺，在已往的研究中，对GFM径向锻造的研究并不多。二十世纪八十年代，重庆大学杨时永等人采用云纹法研究GFM锻造变形，利用栅的变化来得到位移场和应变场，研究表明，随着锤头压下量的增加，工件的塑[1]性变形区不断扩大，锻透深度不断增加，但心部几乎未变形。东北大学王振范用流函数法[2]对GFM锻透性进行解析，认为精锻过程存在锻不透
7、的问题。1991年重庆大学杨时永采用滑[3]移线场和矩阵理论对GFM锻透性进行了较为系统的力学研究和试验验证。2000年宝鸡有色[4]金属加工厂的胡宗式利用不同变形程度下合金的微观组织来研究锻透性。总之，以往的研究都是基于二维平面变形对锻透性的研究。目前，商用有限元技术得到了空前的发展，如DEFORM在体积成形的模锻中得到了广泛的应用，在自由锻方面也提供了应用空间，可以对锻件的成形进行数值模拟，为锻透性的研究提供新的手段。所以，本文采用DEFORM3D对GFM精锻机的锻造过程进行三维数值模拟分析，探讨其三维成形锻透性。2.GFM
8、精锻三维数值模拟条件2.1GFM精锻原理在坯料的四周对称分布着几对锤头，这些锤头对坯料进行径向高频率锻打，同时坯料作[5]轴向送进，从而实现成形，如图1所示。图1GFM精锻原理示意图Fig.1TheschematicdiagramofGFMforging2.2三
