全国服务热线:4006-825-828

大型铸锻件数值模拟国家工程实验室介绍

日期:2020-06-13 22:58 

  大型铸锻件数值模仿邦度工程尝试室先容一、邦度工程尝试室简介 大犁铸锻什数值模仿邦度下程尝试室既是 邦度革新系统的一个紧要构成个别,又是二重 集团公司本领革新体例的一个别,以二宏大犁 铸锻件研商所为根源举行组修。卜.设数字模仿、 优化和计划部、物理模仿和流程优化部、资料 数据测试部、器械和安装加T部。为满盈应用 行动省会都邑的成都高校和研商所的科技特意 人才和交通方便条款,大型铸锻件数值模仿邦 家工稃尝试室(以下简称尝试室)开发正在成都 邦度级工程尝试核心。 邦度T程尝试室的开发正在引进外洋模仿仿 真专片j软件、资料数据测定硬件及其他相应硬 件的根源上,搭修汇集、算计机及存储和大弛 模仿仿真算计的软硬件境遇,置办相应的专用 软件及试验、检测安装和装备;新修数值模仿 尝试大楼6000m二,组修数字模仿、优化和计划 部,物理模仿和流程优化部(塑性泥和蜡料实 验室),资料数据测试部,器械和安装加工部等 四个部分。 l、数字模仿、优化和计划部 数值模仿、优化和计划部苛重应用塑性有 限元办法和软件,计划模仿自正在锻和模锻工艺 流程,对要点产物和异形件(如超临界资料转 子、台阶圆环、收口筒体、阀体等)的变形流程 举行数值模仿计划;按照对温度场、应力场、 应变场的模仿,剖析计划大型锻件内部孔洞、 裂纹等缺陷的闭合、修复、扑灭的或许性及机 理,为锻制下艺参数的订定供应外面参考凭据。 通过模仿和优化,确定锻压工艺参数(如变形 流程各阶段的温度轨制、变形方法、压下速率、 变形水准、冷却轨制、砧形等),预测锻件各部 位的构制,优化锻压工艺,防备锻制流程中锻 件开裂和变形不屈均,以取得精良的锻制构制。 按照最终成形火次(锻制流程的加热次数)、各 部位分别变形条款,举行晶粒长大目标预测,优 化最终成形火次的变形过稃,有用左右晶粒粗 数字模仿、优化和计划部的工作是用当代化的软件和硬件,模仿和优化塑性加T流程(首 先是自正在锻,从此是模锻、轧钢以及其他流程)。 2、物理模仿和流程优化部 物理模仿和过稃优化部是为对贫寒的成形 流程,借助塑性泥或蜡料试样举行定量剖析, 并为优化供应做出提示(趋向预告)而.发立。 其结果可行动紧要的FEM模仿的输入数据使片j。 20 物理模仿和流程优化部与自正在锻制合连 联,装备手动压力机、塑料泥、蜡料及润滑材 料、资料库、空调、尝试资料再应用装备、试 样企图、熔化炉、冰箱等。 3、资料数据测试部 资料数据测试部装备Servotest尝试机及 加热炉、测鼍值的测取装备等。 资料数据测试部用于测取FEM模仿需求的 资料值和界线值。为此,需求装配特意的塑性 加丁模仿机。它也能步武塑性加工流程,以便 能预计造成的构制。质料检查(力学本能)也 能正在这台特意装备进步行。 4、器械和安装加工部 器械和安装加工部认真为模仿尝试室修制 塑性加.T器械和安装。 5、尝试室装备的苛重软/硬件装备 为餍足锻制、炼钢、锻制、热统治、焊接 等专业的数值模仿需求,尝试室装备了大型模 拟下作站、Procast、Deform、Sysweld、JmatPro 等数值模仿软硬件。为验证模仿结果与实质上 件的吻合度,尝试室装备了8.OMN自正在锻压机、 模仿热统治炉等验证装备。除此除外,尝试室 还具有高温弹性模量仪、高温金相显微镜、扫 描电子显微镜、X一射线衍射仪等多量高精尖测 试装备,这些都为把尝试窒修成代外我邦大型 铸锻件行业最高水准的数值模仿研商核心奠定 了坚实的根源。 二、尝试室目的 1、总体目的 把大型铸锻件数值模仿邦度工程尝试室修 成代外我邦人型铸锻件行业最高水准的数值模 拟研商核心,左右大型铸锻件修制要害中枢技 术,擢升行业全体本领起色水准,餍足宏大装 备邦产化对大型铸锻件的需求,确保邦民经济 和邦防开发的安好。 2、近、中期目的 因为邦内人型铸锻件数值模仿本领刚起步, 与外洋的本领水准差异很大,锻件毛坯肥头大 耳、尺寸精度低,加j二余量大,修制周期长=, 分娩本钱高,产物没有竞赛才略:没有计划过 300吨以上的特大犁锻件的钢锭锭型,没有卣万 千瓦级核电锻件的锻制本领。因为工业性试验 的投资浩瀚,必需采用算计机数值模仿本领进 行锻制、热统治r艺计划和优化,能力有用节 约产物研发投资和缩短研发周期。 针对上述境况,为避免正在低水准进步行反复 研商,近期目的是通过引进德邦阿亨人学塑性 成形研商所(IBI:der RWTH-Aachen)算计机数 值模仿仿真本领,正在此根源上越过发点地对下述 大型铸锻件产物举行有针对性的攻合,力求用 3-5年的年光,完成下述大型要害铸锻件的自决 化修制。 左右1000MW级核电站成套装备用人型要害 铸锻件修制本领,完成邦产化修制 完成以三峡水电机组为代外的大型水电机 组配套铸锻件的邦产化 完成超临界及超超临界火电机组用大型合 键铸锻件的邦产化 完成大型抽水蓄能机组用大型铸锻件的邦 完成重型燃气轮机协同轮回发电装备用大型铸锻件的邦产化 完成重型容器锻件和焊接本领的工艺优 化,普及分娩效力 三、邦度工程尝试室的苛重性能与工作 火型铸锻件数值模仿邦度工程尝试室的主 要性能与工作是通过作战大型铸锻件产物热加 工工艺计划数值模仿平台,治理大型铸锻件的 初度投料试制的上艺计划研商;进一步改制并 优化原有工艺,使大型铸锻件修制从资料应用 率到零件尺寸精度大幅普及,同时预测并防范 大型铸锻件的修制缺陷,普及产物德料,低落 废品率:借助于模仿剖析,计划出诸如核电、 超临界洪流电、大火电等要害零部件的修制J二 艺;正在硬件才略具备的同时自决斥地出软件技 术,粉碎外洋的封闭。 正在结束热加工工艺计划的根源上,作战大型 铸锻件产物冷加工工艺辅助计划平台,得到高 效、经济的加工工艺,餍足大型铸锻件产物的 呆板加工恳求。 正在举行冷、热加工工艺模仿和优化的同时, 为对模仿结果举行验证并完成各专业研发的协 同配合,作战尝试验证平台和研发协同平台, 有针对性地举行要害工艺本领的数值模仿研 究,以保障据验室近、中期开发目的的完成。 四、邦度工程尝试室的本领推行计划 1、大型铸锻件计划苛重流程及优化目的 (1)大型铸锻制计划苛重流程 宏大本领设备产物计划修制流程分为产物 订货阶段、产物计划阶段、修制工艺计划同意 阶段、分娩修制阶段和售后任职阶段四个阶段。 正在宏大本领设备计划修制流程中,最紧要 的第三阶段的修制,j:艺计划阶段,它是确定产 品德昔优劣、产晶本钱凹凸,是否具有竞赛能 力的紧要阶段。 热加1二‘[艺计划流稃苛重蕴涵资料个性和 j=艺流程界线条款测定、工艺过稃物理模仿、 T艺流程数字模仿、丁艺优化等阶段。 (2)流程优化 通过大犁铸锻件模仿仿真,优化锻压工艺, 防I卜锻制过释中开裂和变形不屈均,并取得良 好的锻制构制,淘汰锻制流程中的加热次数(火 次)和锻制余量,即通过优化大型铸锻件产物 的_L艺和计划新产物的铸锻上艺,到达普及产 品及格率25%以上,低落资料消磨25%以上,降 低分娩本钱20%以上。 2、热加工工艺计划和优化的数值模仿平台 按照大型铸锻件产物热加丁丁艺计划流 程,拟正在引进德邦阿亨大学塑性成形算计机数 值模仿仿真本领的根源上,针对大型铸锻件产 品的外观尺寸和内部质料、本能恳求,提出工 艺计划计划,发展资料及工艺流程界线条款测 试,举行锻制、锻制及其流程的热统治数值模 拟、物理模仿,经由尝试验证后结束工艺优化, 编制出定型的正式热加上上艺。 (1)德邦阿亨大学塑性成形算计机数值 模仿仿真本领 阿亨人学是德邦的一所出名大学,正在冶金 本领和金属变形范畴具有宇宙优秀的学科优 势。亚垛大学 全名 为:Rheinisch--westfcil ische Technische Hochschule Aahen简称RWTH,学校属邦立大学。 人数为31540,个中外邦粹士4400人。大学拥 有6个研商所。个中金属塑性成形研商所(IBF) 发展以下几个方面的研商。 >铸轧本领研商。研商从锻制到轧制一 次成形的铸轧本领——即钢水浇注“经铸轧成 为薄板的本领”。 >热变形本领研商。个中有半同态锻制 本领、机械人锻制本领、环轧本领、空心、挤 压本领等。 >冷变形本领。个中有冷冲压、分别材 料复合成形、钢塑复合、喷丸成形、带钢轧制 本领等。 >模仿研商。苛重是有限元数值模仿, 变形流程的物理类似模仿及变形流程中的构制 蜕变模仿本领。从而优化工艺,淘汰变形过稃 中的裂纹、变形不屈均,并对锻制构制举行预 研商所(IBF)中有6300KN压机,最大压下速率120mm/s,压下锤头由算计机本领左右, 锻制精度很高。并有6向运动的操作机,可向 空间任一角度运动,为成形模仿供应了保障。 正在上述范畴的研商中得到令人合切,也是 具有宇宙优秀水准的成就有: 21 >铸轧本领。已告捷研制了一条年产50 万t的铸轧分娩线,与蒂森合效力丁.分娩不锈 钢带材,这项本领正在德邦J:厂成为实际,南韩 也正在搞上厂执行。铸轧本领是冶金轧钢【业的 一次革命,铸轧不只有精良的构制形状,更有 投资和占地的人量缩减,钢板的修制本钱人幅 消浸,竞赛上风明明,是邦外里各铡铁企业所 合切的前沿本领。 机械人辅助锻制本领及速捷成形(柔 性修制本领) 可用于分娩各式体式的锻件(丰富零件) 是新闻本领与成形本领连系,普及牢靠性。达 到减省能源、资料、年光等宗旨。具有便宜: /用简略器械,分娩丰富:1:作; /对新资料和新产物供应牢靠的锻制工 /有很高的反复性和牢靠性;/能供应全盘锻制流程的睹证件。 呆板手自正在锻实用范畴: /按近实质体式(工艺研商范畴): /自正在锻预成形零件。 箩金属成形工艺优化 /算计机辅助优化; /C^oT简介; /平轧工艺优化; /拉延工艺优化; /自正在锻工艺优化; /镦轧丁艺优化; /工艺链优化; /显微构造优化: /对反转模CAOT的应用。 IBF(塑性成形研商所)的苛重成就如下。 >金属成形有限元数值模仿下艺的模仿 (算计机本领应爿j)。苛重模仿锻制流程中资料 的温度场、应力场,治理锻制流程中裂纹的产 生芦物理模仿。 苛重模仿锻制时资料的滚动形态。 橡皮泥的模仿。具有:窒温下强度低,上件成 形操作简略(如汽缸):室温下与金属资料的流 体动作类似,无毒等特质,实用于自正在锻基础 因素的示意,样板工件,正在全体工件的模仿。 >成形流程中构制蜕变模仿 苛重模仿变形流程中限制应力,应变温度 和变形速率,对锻制构制作出预测。 》人型锻件质鼙保障及左右。IBF所正在开 发模仿软件中,对界线条款的测定有专有本领 和专用试验机,可能测定各式l:况下的界线条 件和资料个性,通过其斥地的专用软件,对锻 制变形流程和资料的热统治流程预测温度场的 22 蜕变、构制与本能、品粒度人小、裂纹目标和 变形形态,测算出最大应力与折服席力的比值 相干,从而预测出内应力的境况。 按照二重的产物个性,引进阿亨大学成就 如下实质。 >成套装备计划的仿真模仿(C/kE); >呆板加fT流程的仿真模仿; >锻制工艺流程的数值模仿; >锻制变形流程的数值模仿: >热统治流程的数值模仿: >产物的运程诊断和售后任职体系,等 (2)锻制塑性成形数值模仿通过对大型锻件及模锻件压力加工成形过 程的模仿研商,为同意锻制工艺供应凭据,并 对锻制T艺举行优化,普及锻件质料,低落成 本。同时还可认为宏大设备投标订货供应模仿 工艺计划,对宏大质鼍题目举行模仿剖析。 >测定模仿金属资料相合模仿热物理参 数结束模仿产物所用资料的变形抗力和塑性 与变形温度、变形速度和变形水准的相干同意。 举行资料温度场、应力场、构制场剖析以 及资料热物性参数试验计划。 分别工况条款下外观热相易参数的参数测 分别温度条款及变形条款下的晶粒度长大目标测试。 >锻制工艺模仿计划 应用塑性有限元办法和软件,计划模仿自 由锻和模锻’丁艺流程,对要点产物和异形件(如 台阶圆环、收口筒体、阀体等)的变形流程举行 数值模仿计划;应用模仿资料(塑性泥或金属 资料)举行物理模仿,剖析压力加工流程中金 属滚动和成形境况,给出丰富自正在锻件的优化 计划(趋向剖析),为锻件变形优化供应凭据; 举行比例试件的实体模仿计划和优化。 按照温度场、应力场、构制场的模仿流程, 剖析计划大型锻件内部孔洞、裂纹等缺陷的闭 合、修复、扑灭的或许性及机理,为变形工艺 参数的订定供应外面参考凭据(如加热温度、时 间、变形量、压下量、砧宽比等。 通过模仿和优化,确定锻压1艺参数(如 变形流程各阶段的温度轨制、变形方法、压下 速率、变形水准、冷却轨制、砧形等),预测锻 件各部位的构制,优化锻压工艺,防I卜.锻制过 释中锻件开裂和变形不屈均,以得剑精良的锻 制构制。 芦热统治L艺参数模仿计划 按照最终成形火次(锻制流程的加热次 数)、各部位分别变形条款,举行晶粒长人目标 预测,优化最终成形火次的变形流程,有用左右 晶粒粗化。 对工件热统治的加热冷却流程举行数值模 拟计划,领略其温度场、应力场、构制场的变 化境况,以达剑最人控制的优化工艺,普及热处 理炉的有用应用率,确保锻件的热统治质奄 (实质蕴涵断后热统治,即正火、回火、消应过 程,最终热统治流程,全体加热及外观速捷加 热淬火流程)。 >资料本能检测计划 (3)锻制凝同流程数字模仿 >铸型流程模仿计划 铸犁充填的方法计划。模仿钢液正在型腔的 充型形状是安稳充型,仍是飞溅状充型。通过 模仿到达优化浇注体系的宗旨。 金属液正在型腔中滚动的偏向与速率计划。 熔融金属液温度漫衍及温降预测。充型过 程的温度场模仿,避免铸件限制过热,餍足铸 件纪律固结的恳求。 熔融金属液充型流程的压力场漫衍研商。 避免充填流程中或许爆发浇不到,冷隔及冲砂, 爆发潜正在卷气及夹渣的变成的锻制缺陷。 众包浇注流程模仿计划。 众次补浇流程模仿计划。 >固结流程模仿计划 凝同方法和补缩通道。 铸件随地的凝同年光、温度梯度和冷却速 标示铸件的要害部位。模仿铸件热节位子,为锻制工艺计划确凿 定供应助助。 铸型或铸件任一部位的冷却/年光弧线。 锻制常用保温资料、制型资料、格外金属 资料的热物理参数的供应。 厚大截面铸件的模仿结果的牢靠性研商。 >热统治流程模仿计划 每一步热统治后铸件中的温度漫衍。 热统治流程中的:加热/冷却弧线。 铸件淬火后马氏体、贝氏体及铁素体+珠光 体的漫衍境况。 淬火铸件硬度的漫衍境况。 合金及奥氏体化的条款依赖于CCT图的淬 火冷却弧线。 铸件同火后硬度的漫衍境况。 铸件回火后折服强度、抗拉强度及延迟率 漫衍境况, 常用资料的热统治流程模仿。 KK值的模仿。 热统治流程的变形趋向与裂纹模仿剖析。 >锻制流程麻力场模仿计划 铸件、铸型内部糟粕应力及变形剖析。 铸件热裂、冷裂剖析。 对铸件内部苛重合金元素及微量元素的化 学因素偏析举行模仿剖析。 锻制流程裂纹微分别析。 >模仿判据结果与探伤准绳和等第的对 应相干计划 >模仿结果的尝试验证计划 >铸件正在砂型中冷却速率左右模仿计划 3、大型铸锻件产物冷加工工艺辅助计划平台 按照零件的毛坯境况,举行加工流程轨迹 模仿,提出工艺计划,通过加工工艺模仿,修 正和完备工艺,完成冷加工工艺的优化。 (1)成形模仿优化 >成形模仿本领的苛重性能及效力 成形模仿本领的苛重性能有: /测定拟模仿金属资料相合模仿的各式 本能数据。 /举行资料变形流程的有限元数值模 拟,剖析锻件各部位的变形温度场、变形速率 场、变形水准场及变形应力场。 /举行金属资料变形流程的构制蜕变模 拟,预测锻件各部位的构制形态。 /应用模仿资料(塑性泥或金属资料等) 举行物理类似模仿,剖析压力加丁流程中金属 滚动和成形境况,为锻件变形优化供应凭据。 /锻件成形流程的工艺优化计划。 /成形模仿本领的苛重效力便是通过对 成形流程的模仿和优化,确定锻压工艺参数(如 变形流程各阶段的温度轨制、变形方法、压下 速率、变形水准、冷却轨制、砧形等),预测锻 件各部位的构制,优化锻压工艺,防备锻制过 程中开裂和变形不屈均,并取得精良的锻制组 芦成形模仿流程成形流程模仿也便是对金属锻制流程的实 际工艺举行模仿,工艺流程的模仿流程苛重包 括如下流程(如图)。 /杨氏弹性校茴,蟛摔系数 /密度7导热牢 7成形极限幽 成形模仿的牛要内布蕴涵行向锻制模仿、 挤压模仿、模锻樘拟、轴向丰兑锻模仿、轴向耗 向耳轧模仿、微观构制模仿、缺粥预测等。 户成形物理模仿 物理模仿是对贫寒的成形过拌举行模仿, 借助掣辩涎或蜡模资料,举行定世剖析,为过 聘优化做出提示(趋向预告)。其结果可行动重 要J硼模仿的输^数据应用。 物理模仿应用塑料泥的上风: /工件操作简略(如汽缸)/存审温‘j金届村}:}的流体动作类似 /无毒 橡皮泥的实用范畴蕴涵自正在锻摹本因素的 示意、曲型工什和端体工件。 别的,蜡模材孝=|可能攒拟加热钢或锦的 材车=}流+其强度、可成形性和粘性依赖十温 度.加热后强度}年低,可成形性扩张.粘性 可能改观蜡的个性,加八岛岭土可U扩张强』叟,参加树脂,可能 低落料性。 I芝优化流程及T芝天生过榉 I岂过利槛拟的中枢目的.】芦优化流程如削所州.包拈模仿日标伉确定、新数据录入、 模仿H锥、fI动优化计掉手模仿结果主动H 住等。锻制I艺优化的内存也括中轧I。艺优 化、拉拔I岂优化、f1山锻I岂优化、镦轧 【艺优化、J艺链优他融洽州龋织优化并。 锻制1艺的天生过榉如图所示,时时蕴涵人I探作方法进{_变形过穗的物理模仿 厦数据搜集,算计机数据天生厦漏度场、麻 力场、变形场的数值模仿,然后根据优化^i 的r艺主动锻制。呆板手辅助锻制及速捷成 形本领可咀协助锻制流程的主动化、无误 化,并急忙结束锻选流程。 [二要口d、尝试验证平台 试验验证是模仿物理尝试过秤。吾行使正在 性能需求上具有必定的类似性,苛重再现咀r 方面: 全盘的试验验证行使都共享模仿物理 尝试过稃中出现剖析数据; P全盘的试验骢证行使都需求天生试验 念定; P全盘的试验验证麻用都需求试验流程 左右和监控的性能: 全盘的试驺骀{E鹰用部需求试验数据 的收罗和过后剖析,统治的性能; 跨行使的试驻验iFFz_r}{正在试验流程中 罕有据交拽、漫衍实施和模刑共享的 需求。 实骑验证行使平台开发需求将通用的、底 层的软州维持性能抽墩出球团结开发一个机架 软件体系,土持试驶验证f训"之间的数据变换、 方寨天生,蛄粜收谁和统治,为试验验证0业 麻崩供应本领维持。 5、研蛙协同平台 杠研发的后台r,人带新本领翱办江帕 任用懂褂目昔人T打点形式根难满疋研笈的需 求,打点掉队也成为静约研垃小平普及重噩q 不之。I程尝试室特扮避卟援助模仿悄A 咄计、试验转1过榭的"埕协同平台,U挺高 计划职员的计划效力和保证研发流程的有用运 转,将职员、资源、流程密切地集成起来,修 立数字化的研发构制机构。合作平台援助企业 识别、捕获和共享各式分别办法的产物学问, 并将之行动新闻家当操纵正在企业的主动化流程 中,从而优化产物性命周期过稃中的宏大阶段, 助助企业更速、更好和更省地举行新产物斥地。 研发合作平台蕴涵以下实质: 芦项目协同 供应基丁.Web的协同项目打点计划,通过 同步项目小组的事情工作和项目盘算,能有用 地优化项目资源的分拨,低落产物的斥地本钱。 >需求协同 可将最早先的产物需求界说与用户需求及 合连法例相连系,确保最终的产物交授予络续 蜕变的需求相类似。 户产物协同 供应对产物全性命周期流程中产物数据进 行打点的协同,蕴涵产物界说、计划、盘算、 修制、售后任职等。 芦计划协同 通过一个协同的境遇援助应用来自分别 CAD体系的新闻并举行产物的摆设和模仿,能大 幅度地裁减产物斥地本钱和缩短斥地周期。 芦修制协同 供应数字化修制行使,蕴涵CAM、产物修模和加 T剖析、入机T程、仿真模仿和优化及资源管 理等治理计划,助助企业缩短产物的计划、制 制周期并普及产物的质料。

  大型铸锻件数值模仿邦度工程尝试室先容先容,助助,尝试室,大型铸锻件,模仿尝试室,尝试室先容