專利名稱：一種預(yù)測(cè)鍛態(tài)鋼鍛造裂紋萌生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍛造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)測(cè)鍛態(tài)鋼鍛造裂紋萌生的方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外解決鍛造裂紋的方法有兩種:一種是生產(chǎn)中，當(dāng)鍛造過程產(chǎn)生裂紋后，才去尋找產(chǎn)生裂紋的原因，針對(duì)具體原因具休解決，而不是在鍛造裂紋形成之前就進(jìn)行預(yù)測(cè)，這給工廠企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失；另一種是理論研究上，都是在建立斷裂準(zhǔn)則，基于斷裂準(zhǔn)則來得到斷裂損傷因子，用損傷因子來預(yù)測(cè)裂紋的產(chǎn)生，但是這種方法在實(shí)際生產(chǎn)中可操作性差，在實(shí)際鍛造過程無法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種預(yù)測(cè)鍛態(tài)鋼在不同溫度和應(yīng)變速率條件下鍛造裂紋萌生的方法，為制定合理的鍛造工藝提供依據(jù)。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其特征在于實(shí)施步驟是:
(O做材料性能實(shí)驗(yàn):根據(jù)實(shí)際變形條件做材料性能實(shí)驗(yàn)，得到材料流變應(yīng)力曲線。(2)做高溫拉伸實(shí)驗(yàn):取鋼的鍛造溫度范圍和應(yīng)變速率范圍，在熱模擬機(jī)上做高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸到試樣斷裂，得到不同溫度和應(yīng)變速率條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，讀取峰值應(yīng)變，該應(yīng)變就是裂紋萌生應(yīng)變。(3)裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)試樣直徑的確定:再在熱模擬機(jī)上做同一變形條件下的高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸到裂紋萌生應(yīng)變停止，然后測(cè)量試樣頸縮區(qū)最小截面直徑，該直徑值就是裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)的直徑值。(4)有限元模擬:將流變應(yīng)力曲線輸入有限元軟件中，通過有限元軟件模擬不同溫度和應(yīng)變速率條件下的高溫拉伸過程，模擬拉伸到試樣直徑與裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)的直徑相同，此時(shí)，從模擬軟件讀取試樣中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的損傷值，此損傷值就是裂紋萌生的臨界損傷值。(5)鍛造臨界變形量的確定:根據(jù)裂紋萌生臨界損傷值，分別在平砧、錐形砧和球形砧等上模擬實(shí)際鍛造基本工序鐓粗和拔長，得到不同砧形、不同變形條件下的鍛造臨界
變形量。(6)鍛造臨界變形量的驗(yàn)證:通過不同砧形、不同變形條件下的鍛造縮比實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證臨界變形量，以確保臨界變形量的正確可靠。(7)臨界變形量曲面的繪制:應(yīng)用繪圖軟件，繪制鐓粗和拔長時(shí)不同砧形、不同變形條件下的臨界變形量曲面，如圖1所示。(8)鍛造裂紋萌生的預(yù)測(cè):根據(jù)臨界變形量曲面圖，所有處于臨界變形量曲面下方的點(diǎn)都是安全的點(diǎn)，此點(diǎn)不萌生裂紋；所有處于臨界變形量曲面上方的點(diǎn)都是萌生裂紋的點(diǎn)；所有處于曲面上的點(diǎn)是臨界點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是:該方法應(yīng)用簡(jiǎn)單、方便，在工廠企業(yè)具有很好的可操作性，只要按照給定的變形條件，對(duì)應(yīng)相應(yīng)條件下的臨界變形量圖，確定相應(yīng)的變形量就可以。該方法能夠很好地預(yù)測(cè)鋼在鍛造過程裂紋的萌生，從而避免鍛造過程產(chǎn)生裂紋，這為制定合理的鍛造工藝提供參考，給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，具有很大的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明臨界變形量曲面圖。圖2為316LN鋼在溫度900°C _1250°C和應(yīng)變速率0.005s^-ls^平砧鐓粗時(shí)的臨界變形量曲面圖。圖1和圖2中的A表示臨界變形量；B表示應(yīng)變速率；T表示溫度。
具體實(shí)施例方式以316LN奧氏體不銹鋼平砧鐓粗為例，變形條件為:溫度:900°C _1250°C，應(yīng)變速率:0.005^-18-1,根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施步驟得到其臨界變形量曲面，如圖2所示。制定316LN鋼平砧鐓粗工藝時(shí)，首先根據(jù)溫度和應(yīng)變速率的組合，對(duì)應(yīng)圖2，確定該條件下的臨界變形量，實(shí)際鐓粗時(shí)的變形量要小于臨界變形量。例如:要確定溫度1200°C，應(yīng)變速率0.005s—1條件下鐓粗的臨界變形量，對(duì)應(yīng)圖2可以看出，此條件下的臨界變形量值為0 .58，所以，在該條件下鐓粗變形量要小于58%，如果大于58%，在鍛件表面就會(huì)有裂紋萌生。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)測(cè)鍛態(tài)鋼鍛造裂紋萌生的方法，其特征在于實(shí)施步驟如下: (O做材料性能實(shí)驗(yàn):根據(jù)實(shí)際變形條件做材料性能實(shí)驗(yàn)，得到材料流變應(yīng)力曲線； (2)做高溫拉伸實(shí)驗(yàn):取鋼的鍛造溫度范圍和應(yīng)變速率范圍，在熱模擬機(jī)上做高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸到試樣斷裂，得到不同溫度和應(yīng)變速率條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，讀取峰值應(yīng)變，該應(yīng)變就是裂紋萌生應(yīng)變； (3)裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)試樣直徑的確定:再在熱模擬機(jī)上做同一變形條件下的高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸到裂紋萌生應(yīng)變停止，然后測(cè)量試樣頸縮區(qū)最小截面直徑，該直徑值就是裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)的直徑值； (4)有限元模擬:將流變應(yīng)力曲線輸入有限元軟件中，通過有限元軟件模擬不同溫度和應(yīng)變速率條件下的高溫拉伸過程，模擬拉伸到試樣直徑與裂紋萌生應(yīng)變對(duì)應(yīng)的直徑相同，此時(shí)，從模擬軟件讀取試樣中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的損傷值，此損傷值就是裂紋萌生的臨界損傷值； (5)鍛造臨界變形量的確定:根據(jù)裂紋萌生臨界損傷值，分別在平砧、錐形砧和球形砧等上模擬實(shí)際鍛造基本工序鐓粗和拔長，得到不同砧形、不同變形條件下的鍛造臨界變形量; (6)鍛造臨界變形量的驗(yàn)證:通過不同砧形、不同變形條件下的鍛造縮比實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證臨界變形量，以確保臨界變形量的正確可靠； (7)臨界變形量曲面的繪制:應(yīng)用繪圖軟件，繪制鐓粗和拔長時(shí)不同砧形、不同變形條件下的臨界變形量曲面； (8)鍛造裂紋萌生的預(yù)測(cè):根據(jù)臨界變形量曲面圖，所有處于臨界變形量曲面下方的點(diǎn)都是安全的點(diǎn)，此點(diǎn)不萌生裂紋；所有處于臨界變形量曲面上方的點(diǎn)都是萌生裂紋的點(diǎn)；所有處于曲面上的點(diǎn)是臨界點(diǎn)。
全文摘要
一種預(yù)測(cè)鍛態(tài)鋼鍛造裂紋萌生的方法，屬于鍛造工藝技術(shù)領(lǐng)域。特征是通過做不同溫度和應(yīng)變速率條件下的高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，得到材料流變應(yīng)力曲線、裂紋萌生應(yīng)變及其對(duì)應(yīng)的直徑值；利用有限元軟件模擬不同溫度和應(yīng)變速率條件下的高溫拉伸過程，得到裂紋萌生的臨界損傷值；基于此臨界損傷值，利用有限元模擬鍛造基本工序，得到鍛造臨界變形量；對(duì)經(jīng)過鍛造縮比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后的臨界變形量數(shù)據(jù)繪制臨界變形量曲面。所有處于該曲面下方的點(diǎn)都是不萌生裂紋的點(diǎn)，所有處于該曲面上方的點(diǎn)都是萌生裂紋的點(diǎn)，所有處于該曲面上的點(diǎn)都是臨界點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)為可通過簡(jiǎn)單、方便的方法，確定鍛造時(shí)不使鍛件萌生裂紋的變形量。
文檔編號(hào)G01N33/20GK103105477SQ201310024108
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者段興旺, 劉建生, 鄭曉華, 田繼紅, 趙曉東, 張秀芝 申請(qǐng)人:太原科技大學(xué)