汽輪機(jī)葉片鍛造成形有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、汽輪機(jī)葉片是汽輪機(jī)的核心零部件，起能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。出于對產(chǎn)品性能的要求以及制造成本方面的考慮，越來越多的廠家采用了熱鍛工藝進(jìn)行生產(chǎn)。但由于葉片形狀復(fù)雜，所用材料變形抗力大，使得采用傳統(tǒng)方法難以揭示葉片金屬流動(dòng)規(guī)律性。因此，借助有限元數(shù)值模擬技術(shù)，研究葉片成形規(guī)律，對其鍛造工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 葉片的生產(chǎn)成本在很大程度上取決于鍛造模具的使用壽命，通過數(shù)值模擬，掌握模具的受力情況和溫度變化，分析獲得模具失

2、效起因和易失效部位等信息，籍以制定相應(yīng)的對策和措施來提高模具的使用壽命。本文選用美國SFTC公司推出的金屬塑性成形模擬軟件DEFORM.3D作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?；诜奖阌脩綮`活控制工作流程和進(jìn)一步擴(kuò)展軟件功能的目的，對DEFORM軟件的文本模式運(yùn)行進(jìn)行了探討，論文主要內(nèi)容及成果如下： 利用DEFORM-3D軟件對葉片鍛造成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)合高溫塑性變形理論，研究了模鍛葉片的成形特點(diǎn)以及始鍛溫度對葉片成形過程的影響。通過對葉片在

3、1100℃、1150℃和1200℃始鍛時(shí)，變形金屬的溫度、應(yīng)力一應(yīng)變、動(dòng)態(tài)硬化軟化特征、錘擊效率和模具工作狀態(tài)的對比分析，確認(rèn)始鍛溫度為1200℃時(shí)，坯料金屬的流動(dòng)性最好，葉片成形所需的錘擊數(shù)最少，熱一機(jī)因素對模具工作狀態(tài)的影響與始鍛溫度1150℃時(shí)無異。 在葉片成形過程中，模腔局部高溫和高應(yīng)力的共同作用是造成模具過早失效的重要原因之一。通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，找出了模膛最易失效處為與葉身一葉根過渡部位對應(yīng)的區(qū)域，并提出針對性的預(yù)防措

4、施。 對DEFORM軟件在text-only(文本)模式下的應(yīng)用進(jìn)行了探討，得出該模式下DEFORM主程序根據(jù)存儲(chǔ)在腳本文件中的相關(guān)命令，可以依次調(diào)用自己的功能模塊來完成工件成形的前處理與數(shù)值模擬。同圖形用戶界面模式相比，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，利用該模式下的腳本命令，開發(fā)出自動(dòng)調(diào)用DEFORM前處理功能模塊的用戶子程序。葉片鍛造是一個(gè)非常復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)塑性變形過程，通過數(shù)值模擬技術(shù)對葉片成形規(guī)律以及模具工作狀態(tài)進(jìn)行研究行之有效，且