DEFORM大型风电主轴锻件锻造工艺过程有限元数值模拟(2)

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2.1 大型风电主轴锻件锻造过程模拟参数 3

2.2 大型风电主轴锻件锻造过程模拟过程 4

3 大型风电主轴锻件锻造过程的数值模拟 6

3.1 大型风电主轴锻件倒棱滚圆过程的数值模拟 6

3.2 大型风电主轴锻件镦粗与拔长的数值模拟 12

3.3 大型风电主轴锻件号印分料与切除过程的数值模拟 16

3.4 大型风电主轴锻件模锻过程的数值模拟 20

结论 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 选题背景及意义

大型风电主轴锻件用于风电设备的核心部位，是制造大型风力发电机的基础部件，体现着国家的再生能源和新型可替代能源领域的制造能力与制造水平。可以说大型风电主轴锻件的制造能力是一个国家的再生能源设备自给自足能力的重要标志。论文网

大型风电主轴锻件有着质量重体型大，质量要求严格，工艺过程复杂，生产周期长，生产费用高等特点[1]。大型风电主轴锻件完整的制造过程：倒棱→滚圆→墩粗→拔长→模锻→精加工。大型风电主轴锻件锻造的目的，在得到一定尺寸和形状的锻件同时，希望通过锻造工艺可以打碎钢锭内部的铸态组织。锻造可以消除钢锭内部的气孔、疏松、裂纹等缺陷，最终提高锻件质量[1]。锻造是大型风电主轴锻件生产的重要工序之一，锻造工艺的优劣、锻造水平的高低都会对最终锻件的质量产生很大的影响，甚至可能造成大型风电锻件报废的严重后果。然而，目前我国大型风电主轴锻件锻造工艺过程的制定主要依据技术工人的经验，缺乏对锻造具体工艺实质与规律的认识[2]。因此，需要从大型风电主轴具体的锻造步骤入手，研究每一步锻造工艺及其参数对大型风电主轴锻件质量的影响，分析大型锻件锻造的规律，制定最佳的锻造工艺，提高大型风电主轴锻件的生产水平[3-4]。

风电装备中采用的大型轴类锻件重数十吨，前期投入大，一旦报废，损失巨大，对锻造工艺设计的合理性提出了更高的要求，针对大型风电主轴锻件制造过程，采用三维有限元方法进行温度场及应力场数值模拟与仿真，分析锻件成形过程中温度及应力应变的分布与变化规律，从而研究锻造加热温度、砧板宽度、锻压速度、锻压力等工艺参数与锻件质量的关系，得出工艺参数对锻件质量的影响规律。

1.2 国内外研究概况

大型风电主轴锻件的锻造过程大致包括：倒棱、滚圆、镦粗、拔长和模锻等基本制造工序。拔长工序可以改善锻件的力学性能，国内外已经有不少研究人员运用数值模拟技术对其研究[5-8]，例如燕山大学的梁晨、刘助柏等人通过有限元模拟新FM法锻造，得到了砧宽比、料宽比及压下率三者间的关系[9]。值得引起注意的是，倒棱和滚圆2大工序对大型风电主轴锻件最终的精度尺寸也有着很大的关系。例如燕山大学的王雷刚、刘助柏等人运用ANSYS软件模拟平砧倒棱，研究了倒棱时内部应力应变分布规律 [10]；Choi S K，Chun M S等人运用Deform软件模拟了锻件的滚圆过程，分析不同的进给量和翻转角度对锻件的影响[11]。上海交通大学付强，崔振山等人运用Deform软件，得到了不同型砧下倒棱滚圆后，锻件的尺寸精度和内部应力应变[12]。此外，上海交通大学的付强对圆截面坯料拔长至矩形截面的过程进行数值模拟分析，该过程是大型轴类锻件拔长工艺的第一步，是大型轴类锻件拔长工艺中的关键步骤[13]。文献综述