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齿轮轴承钢坯模锻过程晶粒尺寸演变模拟

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  齿轮轴承是机械结构间传递运动和载荷的重要部件,要求具备高转速、大载荷、长寿命、高精度和稳定等性能,进而对材料提出强韧性的要求。细晶强化能同时提高材料屈服强度和韧性,受到国内外材料工作者的广泛关注。根据Hall-Petch公式以及晶粒尺寸的大小可以预测不同应变下屈服应力和流变应力的对应关系。研究表明,模锻晶粒尺寸对热处理晶粒尺寸的控制有重要意义,模锻结束后晶粒细小、均匀,热处理过程控制晶粒尺寸也变得容易。

  北京科技大学的学者通过Gleeble等温热压缩试验获得材料物性参数,利用YLJ再结晶模型对有限元软件DEFORM-3D进行二次开发,进而模拟出模锻过程中齿轮轴承钢坯的晶粒尺寸演变规律。研究发现:齿轮轴承钢坯晶粒尺寸在锻造期呈脉冲变化,不同部位的晶粒在再结晶期增长幅值不一样,底部边缘和中下部晶粒尺寸易粗化,中心和中上部晶粒尺寸比较小;将锻件心部和底部边缘的晶粒形貌和晶粒尺寸与模拟结果进行对比,模拟与实际结果对应良好。提出的晶粒演变模拟方法能很好预测模锻过程复杂的晶粒尺寸演变规律。

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