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42CrMo钢转向节臂成形数值模拟与组织预测
| 论文题名： | 42CrMo钢转向节臂成形数值模拟与组织预测 |
| 关键词： | 汽车;转向节臂;成形过程;制坯工艺;中碳低合金钢 |
| 摘要： | 42CrMo钢是一种典型的中碳低合金钢，具有较高的强度、韧性及耐磨性，被广泛应用于汽车曲轴、连杆和发动机主轴等综合力学性能要求较高的零件。汽车转向节臂是转向系统中重要的承力零件，产品的成形工艺和成形质量直接影响着企业的生产效益和汽车的性能。本文采用实验手段建立了42CrMo钢的本构方程及微观组织演变模型，将模型嵌入Deform-3D软件对转向节臂的成形过程及微观组织进行了模拟和预测，并对原有制坯工艺进行了优化和改进。 利用Gleeble-3800热模拟实验机对42CrMo钢进行热压缩试验，得到了在不同变形条件下的应力应变曲线，并分析了变形温度、应变速率对流变应力的影响规律。通过对实验数据进行拟合，建立了42CrMo钢热变形性能参数与Z参数的函数关系，并以Arrhenius双曲正弦方程为基础，建立了适用于42CrMo钢热变形过程的本构方程。最终通过应力计算值与实验值的对比，验证了本构方程的准确性。 通过对压缩完成后的试样进行金相制备及数据统计分析，得到了各变形参数对42CrMo钢热变形过程中的平均晶粒度、再结晶晶粒度和再结晶体积分数等的影响规律，基于统计数据建立了42CrMo钢热锻过程中的动态再结晶模型。最终通过再结晶晶粒尺寸和体积分数计算值与实验值的对比，验证了动态再结晶模型的准确性。 在应力应变曲线的基础上，基于DMM绘制出了42CrMo钢不同应变下的热加工图，并分析了失稳区随应变的变化规律，最终确定了42CrMo钢的最佳锻造工艺范围。 将建立的本构方程和动态再结晶模型嵌入Deform-3D软件中，模拟了转向节臂的成形过程。根据模拟结果，分析了成形过程中温度、应力、应变的变化规律，并对工件的平均晶粒度和再结晶体积分数等微观组织演变参量进行了预测。 采用楔横轧制坯代替转向节臂原有制坯工艺，并通过选取相关工艺参数设计了楔横轧轧辊，导入Deform-3D软件模拟了楔横轧制坯的成形过程。根据模拟结果，分析了轧制过程中温度、应力、应变的变化规律及主要缺陷产生的原因，并对轧件的平均晶粒度和再结晶体积分数等微观组织演变参量进行了预测。 |
| 作者： | 栾伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 骆俊廷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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