厚壁深槽环件复合轧制成形机理与技术基础研究

厚壁、深槽、小孔环类零件是双联齿轮、高压阀体等基础零件的共同特征，在许多工业领域有着广泛应用。本项目为了克服该类零件传统锻造成形技术存在着变形抗力大、能源材料消耗大、后续机加工量大等缺点，提出了环件复合轧制成形新方法，通过扩孔和表面横轧复合轧制成形，实现厚壁深槽小孔环类零件节能节材成形制造。项目分析了环件复合轧制成形塑性区和变形状态快速时变特点，通过理论计算、数值模拟和实验测试，深入研究环件复合轧制变形力学、运动学规律，揭示进给运动、轧制运动、环件运动多运动耦合机制，阐明复合轧制宏观塑性变形和微观组织变化物理本质，建立环件复合轧制成形理论和技术设计方法。项目研究对于发展环件复合轧制新理论、新技术和新设备，促进我国机械基础零件节能节材先进成形制造技术的开发和应用具有重要意义。

本项目针对汽车、工程机械、能源领域用厚壁深槽环形机械零件高耗、低效、低性能制造现状，提出了一种环件复合轧制成形新方法，开展了成形理论和技术基础研究。采用多学科理论计算、仿真模拟分析和实验测试，针对复合轧制变形机制、成形规律、技术设计方法和装备研制等内容开展了系统研究，解决了复合轧制数学物理建模和技术设计关键问题，提出了复合轧制稳定变形条件，揭示了成形过程几何学、运动学和宏微观塑性变形规律，建立了技术设计方法，研制了复合轧制成形设备。依托项目研究，发表论文10篇，申请国家专利4项，培养研究生3人，研究成果应用于工程机械和石油装备领域用厚壁深槽环件生产制造，实现节材20%～25%、降低成本约20%，技术经济效果显著。本项目研究为复合轧制基础与应用研究奠定了理论与技术基础，对促进我国先进成形制造技术基础研究和开发应用具有显著意义。