动车组钢质制动盘精密模锻工艺研究

摘要

本文设计了CRH2型动车组钢质制动盘精密模锻件，数值模拟研究了钢质制动盘、缩小比例钢质制动盘精密模锻成形过程，并进行了缩小比例钢质制动盘精密模锻工艺试验及提出钢质制动盘精密模锻件研制设想。主要研究内容及结论如下：
　　根据钢质制动盘零件进行精密模锻件的分模面、模锻斜度、圆角等结构要素与锻模飞边槽设计。经锻模材质性能分析，钢质制动盘锻模材质应选取5CrNiMo。进行坯料尺寸设计及理论计算钢质制动盘在模锻锤、机械压力机和螺旋压力机上精密模锻需要的变形力，得知：模锻锤吨位介于36至24吨；机械压力机上精密模锻需要的变形力为355593.7kN至288092kN；螺旋压力机上精密模锻需要的变形力为199712.3kN至162123.8kN。按托特公式理论计算需要的变形力为189411.2kN。
　　采用DEFORM数值模拟技术，对钢质制动盘精密模锻件及锻模进行工艺改进设计。数值模拟研究了坯料形状尺寸、始锻温度、摩擦因子等工艺参数对钢质制动盘及缩小比例钢质制动盘精密模锻过程的影响，确定最佳模锻工艺参数。数值模拟结果表明，最佳坯料尺寸为Φ620×Φ340×67mm，飞边厚度宜设计为12mm。随着始锻温度的升高，钢质制动盘成形过程的变形力逐渐减小。随着上模、下模与坯料之间的摩擦因子的减小，钢质制动盘变形力也逐渐减小，最大等效应力逐渐减小，等效应力差值也呈减小趋势。当锻模预热温度为200℃，上模加载速度为500mm/s，始锻温度为1180℃，上模、下模与坯料之间的摩擦因子均为0.2时，钢质制动盘变形力为168960kN。Φ320×Φ170×30.6mm规格的坯料最有利于缩小比例钢质制动盘精密模锻成形。当锻模预热温度为200℃，上模加载速度为500mm/s，始锻温度为1180℃，上模、下模与坯料之间的摩擦因子均为0.2时，缩小比例钢质制动盘变形力为42720kN。
　　完成了缩小比例钢质制动盘精密模锻件试制，对经过热处理的缩小比例钢质制动盘进行力学性能检测，得知其抗拉强度大于1160MPa，规定非比例延伸强度大于1080MPa，伸长率大于14.5％，断面收缩率大于61.5%，冲击吸收功大于85J，满足动车组钢质制动盘力学性能要求。
　　提出全尺寸钢质制动盘精密模锻件的研制设想，坯料尺寸确定后量产时，宜采用径-轴向辗环制坯工艺。并论述了氧化脱碳层的减小、锻模的预热、切边冲孔及模锻件冷却等方面的质量控制。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外钢质锻造制动盘研究状况综述

1.3 课题研究的主要方法与内容

第二章 钢质制动盘精密模锻过程设计

2.1 引言

2.2 高速列车制动系统简述

2.3 钢质制动盘零件工艺分析

2.4 精密模锻件结构要素及其设计

2.5 钢质制动盘锻模设计

2.6 钢质制动盘坯料设计

2.7 钢质制动盘锻造变形力计算

2.8 本章小结

第三章 精密模锻过程数值模拟

3.1 引言

3.2 精密模锻过程的数值模拟

3.3 钢质制动盘精密模锻工艺的改进

3.4 缩小比例钢质制动盘精密模锻数值模拟

3.5 本章小结

第四章 缩小比例钢质制动盘精密模锻工艺试验

4.1 引言

4.2 工艺试验参数确定

4.3 工艺试验过程及结果分析

4.4 模锻件力学性能检测

4.5本章小结

第五章 钢质制动盘精密模锻件的研制

5.1引言

5.2模锻设备选型

5.3钢质制动盘精密模锻件开发设想

5.4钢质制动盘精密模锻件质量控制

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明