大了钢锭模的锥度，容易造成钢水由底部向冒口部位的有向结晶，有利于补缩和减少疏松，使偏析区移向冒口部位，最后作为料头切除。短粗型钢锭不仅提高了锭心质量，有时不墩粗只拔长也能满足锻造比。多年的生产实践证明，短粗锭型加真空浇注的锻件质量较好。锻造工艺大型汽轮机低压转子典型的锻造过程包括镦粗拔长倒棱和滚圆四个主要工序。镦粗拔长工序主要作用是锻合钢锭内部缺陷，破碎合金工具钢中的碳化物，并使其均匀分布，提高锻件的力学性能和减小力学性能的异向性。主要工艺参数包括镦粗比镦粗后高径比砧宽比料宽比压下率，同时应重点考虑锻造温度墩粗次数与锻比选择钢锭利用率等参数对锻件质量的影响。倒凌和滚圆工序在锻件锻造工艺的最后阶段，主要目的是将矩形截面锻件锻造成满足尺寸要求的大型轴类锻件。因此，倒棱滚圆工艺的好坏对最终成形锻件的尺寸精度影响重大。热处理工艺转子锻件热处理分锻后热处理与性能热处理。锻后热处理工艺中，重结晶温度与次数过冷保温时间扩氢保温时间是锻后热处理的重要工艺参数。重结晶加热来消除锻造应力和锻造过程中可能产生的过热现象以及细化晶粒等。锻件性能热处理中心区主动塑性变形区注如所示，应变应力比较图柱形示意图从左往右分别表示，，，，时，中心区和主动塑性变形区的应变或者应力值。下面的图示相同。图应变应力值比较图根据毛坯内部较高的应变应变均匀以及较小的应力值三个评价标准，比较图中各应变应力值，参数时毛坯镦粗后内部有较好的综合性能，即凹面板球半径。其心部应变应力云图如图所示。图时应变应力云图由图所示锻件内部应变应力云图可看出，其不同区域的应变应力较均匀。漏盘孔口倒圆角半径选取凹面板球半径，镦粗板压下速度压下量为，漏盘孔与钳把的间隙量为。再分别选取漏盘孔口倒圆角半径进行模拟比较。毛坯镦粗后根部剖视图及应力云图如图所示。图根部应力云图由图可获得根部应力值，如表所示。表根部应力值根部破坏值如表所示。表根部破坏值在破坏值为零的前提下，为了避免应力集中，应力值应尽量小，因此选取漏盘孔口倒圆角半径。由图可知，所模拟的四个不同倒圆角半径值，毛坯镦粗后根部表面形状的差异不大，其影响可忽略。漏盘孔与钳把间隙量的选择在镦粗过程，毛坯钳把与漏盘孔的配合关系是间隙配合，若间隙较小，则装配时困难，若间隙较大，则毛坯与下镦粗板接触面积小，金属横向流动较多，可使得毛坯鼓形上下不对称。选取凹面板球半径，镦粗板压下速度压下量为，漏盘孔口倒圆角半径为。再分别选取漏盘孔与钳把的间隙量为进行模拟比较。毛坯镦粗后根部剖视图及应力云图如图所示。图根部应力云图由图可知，间隙量时毛坯的根部形状相似，没有明显的不同，随着间隙量增大，难变形区面积稍微减少，这对提高毛坯内部综合性能有利。钳把应力值如表所示，图所示钳把应力值没有明显的变化，当间隙量时，应力值近似相等。因此，选取漏盘孔与钳把间隙量为。表钳把应力值小结根据上面的模拟分析，凹面板漏盘圆柱体镦粗，选取几何锻造参数如表所示。表几何参数锻造参数将上述参数的毛坯镦粗后沿对称面剖视，在向取点如图所示，其应变应力值曲线如图所示。图对称面点示意图凹面板球半径漏盘孔口倒圆角半径漏盘孔与钳把间隙量压下量压下速度应变值曲线应力值曲线图应力应变值曲线由图可知，毛坯镦粗后鼓形上下并不十分严格对称，随着压下速度的增加，不对称度越大，这主要是因为边界摩擦条件不同由图可知，沿方向，中心区应变应力最强烈，向两端面逐渐减少，难变区仍然存在，但是上下端难变区的应变应力状态差别很大，上端难变区应力大，产生微小变形，下端难变区应力很小，应变也几乎为零。这与凹面板漏盘镦粗模型力学分析时的假设结论符合。总结与展望本文对典型的大型轴类锻件汽轮机低压转子的镦粗工序进行研究，在普通平板圆柱体镦粗理论的基础上，尝试提出凹面板漏盘圆柱体镦粗力学模型，运用三维刚粘塑性热力耦合有限元法，对其镦粗工艺过程进行了模拟，研究了锻造过程中不同的几何参数及工艺参数对大型锻件成形质量及内部性质的影响，并根据模拟结果优化分析得到了合理的锻造参数，为实际生产中大型轴类锻件锻造工艺的制定提供了有效的参考。本文的结论凹面板漏盘圆柱体镦粗力学模型与数值模拟的结果相符。运用对普通平板圆柱体间镦粗进行数值模拟，模拟结果与理论相符，证明了该理论正确提出了凹面板漏盘圆柱体镦粗模型，认为钳把对锻件的力学性能影响不可忽略，通过数值模拟证明了该观点正确，这与刘国晖等人的论文圆柱体在平板和漏盘间镦粗时的力学分析中国机械工程,上的学术观点不同。采用凹面板漏盘圆柱体镦粗方法，虽然能解决实际生产过程锻件毛坯带钳把的问题，能有效防止后续工艺拔长时产生凹心的问题，但是仍无法解决刚性区应变小的问题。以锻件内部获得较大应变而且相对均匀应力较小为评价目标，认为几何参数凹面板球半径漏盘孔口倒圆角半径漏盘孔与钳把间隙量锻造参数上镦粗板压下速度是较合理的镦粗参数。本文的不足本文讨论的几何工艺参数是连续量，但本文模拟过程只取有限的离散值进行模拟比较分析。本文对模拟结果的分析方法比较少，采用鼠标捕捉数据的方法，精度相对较低。本文模拟所用的大型锻件材料是软件中自带的材料模型，即，这与实际生产中的锻件材料有定差别。因此，为了使数值模拟结果与实际生产中更接近，就必须通过实验获得其材料属性及本构方程，并输入到有限元软件中。展望为了改善刚性区的应变状态，可以考虑使用凸面板漏盘圆柱体镦粗进行模拟分析，这与刘助柏提出的锥形板镦粗工艺理论相似。大型锻件内部微观组织的变化同样决定着成形锻件的机械性能，在本文模拟分析得到的参数的基础上，应进步考虑锻件内部微观组织的演化规律，从而完善锻造工艺，提高锻件质量。在以后的研究中应该通过具体实验来检验及校正模拟所得的工艺参数，并将其运用到实际生产当中，以指导大型轴类锻件的生产制造。致谢本文是在指导教师倪利勇博士的热情关怀和悉心指导下完成的。从课题的开始到本文的最后完成，得到了导师悉心指导。倪博士勤奋的学习态度渊博的知识和严谨踏实的治学态度使我受益非浅，倪博士严于律己宽以待人的崇高品德是我学习的榜样。值此论文完成之际，谨致以崇高的敬意和衷心的感谢!感谢王贵教授萧时诚老师悉心指导和热情帮助！感谢梁焯劲张素明等同学的帮助！感谢大学期间教导和帮助过我的老师!感谢在大型件锻造工艺理论研究方面的各位学者！参考文献谢懿主编实用锻压技术手册北京机械工业出版社,王占学主编塑性加工金属学北京冶金工业出版社,吕炎主编锻件缺陷分析与对策北京机械工业出版社,李尚健金属塑性成形过程模拟北京机械工业出版社,汪大年金属塑性成形原理北京机械工业出版社,吕炎等编锻压成形理论与工艺北京机械工业出版社,刘助柏塑性成形新技术及其力学原理北京机械工业出版社，邹善藻三十五年来我国的转子锻件制造大型锻造件杨凤汽轮机转子的热应力分析和疲劳寿命研究沈阳沈阳工业大学,刘显惠，林锦棠国内外汽轮机大型转子锻件材料的技术进展国外金属热处理汤健大型汽轮机低压转子锻件的制造技术铸锻热热处理实践刘助柏，倪利勇等大锻件形变新理论新工艺及关键技术研究的回顾与展望大型铸锻件邓冬梅大型锻件锻造新理论与新工艺的数值模拟秦皇岛燕山大学,王雷刚大型汽轮机转子锻造工艺模拟与智能研究秦皇岛燕山大学,倪利勇等大型饼类锻件漏盘镦挤工艺的数值模拟与优化广东海洋大学学报刘助柏,王连东,李纬民,齐作玉镦粗力学分析大型铸锻件刘助柏,王连东,刘国晖,李纬民塑性工程力学镦粗和拔长理论与技术的进展自然科学进展刘助柏大型锻件锻造理论与工艺研究成果中国科学基金李仕华,刘助柏圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的定量物理模拟中国机械工程李仕华上下新锻造法含平板镦粗圆柱体定量物理模拟的研究齐齐哈尔东北重型机械学院，张庆,梁辰,刘助柏圆柱体平板间的圆柱体镦粗，不管毛坯尺寸如何，中心部位都会处于三向压应力状态。但是，燕山大学刘助柏自年以来，在理论研究与实验的基础上，从塑性力学的基本理论出发，把镦粗的变形区分为主动塑性变形区和被动塑性变形