基于铸坯的环件辗扩成形基础理论与关键技术

传统的环件制造工艺是钢锭开坯-镦粗-冲孔加工，然后在辗扩机上进行辗扩成形，该工艺流程冗长，加热次数多，浪费材料和能源。本项目提出一种利用环形铸坯直接辗扩成形制造环形零件的理论和工艺。采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，分析铸造组织在热变形过程中的演变机理和规律，建立晶粒细化的热力学模型；研究在热辗扩过程中，辗扩工艺参数（驱动辊转速、芯辊进给速度、环坯初始温度、摩擦系数、辗扩比等）对环件外形尺寸和微观组织演变的影响规律；优化成形工艺参数和铸坯外形尺寸，控制成形质量，消除铸造组织，细化晶粒，提高产品的机械性能。利用环件铸坯直接辗扩成形这一短流程成形新工艺，与传统工艺相比，节约材料，降低能耗，提高生产率，经济效益明显提高，具有非常好的推广、应用前景。

本项目提出和研究一种利用铸造环坯直接辗扩成形制造环形零件的理论和工艺。项目采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对新工艺进行了研究。研究了42CrMo钢铸造组织在热变形过程中热力学行为，通过热力模拟实验得到了42CrMo钢在热变形过程中的应力应变曲线，并分析得到了其本构模型及动态再结晶模型。利用双道次压缩实验研究了铸态组织在热辗扩过程中的组织演变规律，得到了热变形过程中的亚动态及静态再结晶模型。对环件热辗扩工艺进行了研究，研究了辗扩工艺参数（芯辊进给速度、环坯初始温度、辗扩比等）对环件外形尺寸和微观组织演变的影响规律，优化了辗扩工艺参数。通过优化的工艺参数进行了热辗扩工业实验，并对辗扩后的环件进行取样实验。铸坯辗扩环件经探伤没有铸造缺陷，机械性能达到了要求的标准，晶粒得到了细化。实验表明利用环形铸坯直接辗扩成形环形零件新工艺切实可行，能够节约材料，降低能耗，提高生产率，使经济效益得到明显提高，具有非常好的推广、应用前景。