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1、GFM精鍛三維成形鍛透性研究1112223董節(jié)功朱錦洪周旭東王國宣高全德白振拴孟惠霞(1河南科技大學材料科學與工程學院洛陽471003；2河南中原特殊鋼集團公司濟源454685；3河南省濟源職業(yè)技術(shù)學院濟源454686)摘要：鍛透性在GFM精鍛中是一個特殊重要的概念，是一直以來尚未解決的重要問題，它是制定GFM精鍛工藝的基礎(chǔ)。在采用DEFORM3D有限元軟件對GFM精鍛過程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，本文得到了GFM精鍛三維成形鍛透性新結(jié)果，說明GFM精鍛是可以鍛透的。關(guān)鍵詞：GFM精鍛，鍛透性，三維成形，DEFORM中圖分類號：TG31
2、1,TP391.9StudyofForgingPenetrationEfficiencyofGFMThreeDimensionalForging11122DONGJie-gong,ZHUJin-hong,ZHOUXu-dong,WANGGuo-xuan,GAOQuan-de,23BAIZhen-shuan,MENGHui-xia(1HenanScienceandTechnologyUniversity,Luoyang471003;2HenanZhongyuanSpecialSteelCompany,Jiyuan,454685;3
3、HenanJiyuanTechniqueCollage,Jiyuan,454686)Abstract:TheforgingpenetrationefficiencyisanespeciallyimportantconceptinGFMforging,anditisavitalproblemneversolved.ItisonthebasesofarrangingtechnologyoftheGFMforging.OnthebasesofusingthefinitesoftwareDEFORM3Dtosimulatetheproc
4、essoftheGFMforging,thispapergainthenewforgingpenetrationefficiencyoftheGFMthreedimensionalforging.AndthisshowsthatGFMformingcanbepenetrated.Keywords:GFMforging,forgingpenetrationefficiency,threedimensionforging,DEFORM1.引言GFM精鍛屬于徑向鍛造，可以將鋼錠或鋼坯鍛成圓形﹑方形﹑矩形截面的棒材或鍛成旋轉(zhuǎn)對稱軸﹑實心
5、軸和空心階梯軸﹑錐度軸﹑厚壁管和炮管等。中原特殊鋼集團公司自從使用GFM精鍛機以來，一直使用GFM公司提供的鍛透性計算公式制定鍛造變形量。但是隨著鍛造經(jīng)驗的不斷積累以及對精鍛機機理的深入了解，發(fā)現(xiàn)GFM公司提供的鍛透性公式存在問題，基金項目：河南省自然科學基金項目(200410464013);河南科技大學科學研究基金項目(20020007)作者簡介：董節(jié)功（1979－），男，河南洛陽人，碩士研究生。聯(lián)系人：周旭東（1963－），男，教授博士，河南科技大學。syuuzhou@mail.haust.edu.cn196所以急需符合其實
6、際的鍛透性計算方法。另外，由于鍛透性直接影響鍛件的質(zhì)量，而且用戶對鍛件質(zhì)量不斷提出更高的要求及新鋼種的出現(xiàn)，原有的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足日益增長的生產(chǎn)實際需求。徑向鍛造是二十世紀五十年代發(fā)展起來的一種特殊鍛造工藝，在已往的研究中，對GFM徑向鍛造的研究并不多。二十世紀八十年代，重慶大學楊時永等人采用云紋法研究GFM鍛造變形，利用柵的變化來得到位移場和應變場，研究表明，隨著錘頭壓下量的增加，工件的塑[1]性變形區(qū)不斷擴大，鍛透深度不斷增加，但心部幾乎未變形。東北大學王振范用流函數(shù)法[2]對GFM鍛透性進行解析，認為精鍛過程存在鍛不透
7、的問題。1991年重慶大學楊時永采用滑[3]移線場和矩陣理論對GFM鍛透性進行了較為系統(tǒng)的力學研究和試驗驗證。2000年寶雞有色[4]金屬加工廠的胡宗式利用不同變形程度下合金的微觀組織來研究鍛透性。總之，以往的研究都是基于二維平面變形對鍛透性的研究。目前，商用有限元技術(shù)得到了空前的發(fā)展，如DEFORM在體積成形的模鍛中得到了廣泛的應用，在自由鍛方面也提供了應用空間，可以對鍛件的成形進行數(shù)值模擬，為鍛透性的研究提供新的手段。所以，本文采用DEFORM3D對GFM精鍛機的鍛造過程進行三維數(shù)值模擬分析，探討其三維成形鍛透性。2.GFM
8、精鍛三維數(shù)值模擬條件2.1GFM精鍛原理在坯料的四周對稱分布著幾對錘頭，這些錘頭對坯料進行徑向高頻率鍛打，同時坯料作[5]軸向送進，從而實現(xiàn)成形，如圖1所示。圖1GFM精鍛原理示意圖Fig.1TheschematicdiagramofGFMforging2.2三
