[发明专利]一种旋锻径向成形毛坯设计方法

说明书

本发明公开了一种旋锻径向成形毛坯设计方法，包括以下步骤：S1、建立旋锻径向成型过程中的工艺约束；S2、建立旋锻径向成形过程中的材料约束；S3、建立旋锻径向成形的金属流动约束；S4、通过步骤S1‑S3进行毛坯设计求解；S5、若步骤S4无解，则释放材料约束，重新求解，直到设计出毛坯。根据本发明，该方法设计出的旋锻毛坯其尺寸和力学特性能够很好的满足旋锻成形要求，从而使旋锻成形质量得到保证。

技术领域

本发明涉及金属锻造的技术领域，特别涉及一种旋锻径向成形毛坯设计方法。

背景技术

旋锻径向成形是一种局部而连续、无屑且精密的金属成形加工工艺。旋锻毛坯的尺寸和力学特性对旋锻成形质量至关重要。不合理的毛坯尺寸设计会增加金属流动量，影响成形效率，导致模具损耗严重，降低模具寿命。不合理毛坯力学特性设计，不但导致产品加工困难，出现开裂等问题，而且影响旋锻成形设备寿命，甚至引起损坏。因此在进行旋锻毛坯设计时，要充分考虑毛坯的尺寸以及力学特性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种旋锻径向成形毛坯设计方法，该方法设计出的旋锻毛坯其尺寸和力学特性能够很好的满足旋锻成形要求，从而使旋锻成形质量得到保证。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种旋锻径向成形毛坯设计方法，包括以下步骤：

S1、建立旋锻径向成型过程中的工艺约束；

S2、建立旋锻径向成形过程中的材料约束；

S3、建立旋锻径向成形的金属流动约束；

S4、通过步骤S1-S3进行毛坯设计求解；

S5、若步骤S4无解，则释放材料约束，重新求解，直到设计出毛坯。

优选的，所述步骤S1中工艺约束包括毛坯内径与芯棒间间隙要求、毛坯外径与壁厚之比小于30及锻透深度大于产品最大壁厚，公式如下：

其中，d为毛坯内径；D₁为芯棒外径；δ₁为毛坯内径与芯棒间间隙；D为毛坯外径；D₀为产品外径；α为模具锥角斜面与毛坯的夹角；Δ为产品最大壁厚。

优选的，所述步骤S2中材料约束包括材料的硬度H、断面收缩率ψ以及伸长率δ，公式如下：

其中，H为材料初始硬度；H后为旋锻完成后材料的硬度；[H]为后续加工工艺允许的最高硬度；ψ为材料的最大断面收缩率；l₀为产品长度；l为毛坯长度；δ为材料的最大伸长率。

优选的，所述步骤S3中的金属流动约束包括在旋锻过程中，材料只能由径向向轴向流动，而不能由轴向向径向流动，公式如下：

其中，d₀为产品内径。

优选的，所述步骤S4中包括通过体积相等、材料约束、工艺约束和金属流动约束进行毛坯设计求解，所述体积相等包括旋锻毛坯体积与产品体积相等，利用体积相等，结合材料约束、工艺约束及金属流动约束，公式如下：

其中，V毛为毛坯体积；V产为产品体积。

优选的，所述步骤S5中，释放约束只能通过释放材料约束来实现，释放材料约束是通过软化热处理来实现，释放一次后材料延伸率约束变为式(8)所示：

l×(1+δ)²≥l₀ (8)，

材料约束释放一次后的毛坯求解公式如下：