高温合金叶片精锻成形研究

论文摘要

叶片是航空发动机中起能量转换作用的一类重要零件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势。由于叶片形状复杂,所用材料难变形,目前对叶片精锻成形工艺的研究尚未深入,还缺乏系统性和规律性的认识。因此,叶片的制造生产过程中经常出现问题。本文采用三维热力耦合数值模拟的方法研究GH4169高温合金叶片精锻成形规律,研究的主要内容如下:首先,研究叶片精锻成形的新工艺路线,根据实验和资料建立了材料模型,对新工艺路线的成形过程进行数值模拟,根据模拟计算结果,运用金属成形理论知识进行分析,找出问题所在。然后,在尝试调整工艺参数不能解决问题的情况下,改进新的工艺路线,利用工程软件Pro/E作为几何建模工具,创建挤杆、预锻和终锻的模具型腔;再采用大型模拟软件DEFORM对改进的新工艺过程进行模拟。接着,根据模拟结果,分析其损伤情况,应力应变和温度场分布、载荷—下压量曲线以及锻后晶粒尺寸大小情况,及时修正工艺参数,完成了改进的新工艺路线的设计。最后,通过将改进的新工艺路线的模拟结果和实际生产的结果相对比,可以进一步验证改进的新工艺路线的合理性和实用性。本研究为GH4169高温合金叶片精锻成形提供了理论指导,对推动航空业的发展具有重大意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高温合金概述
• 1.2.1 高温合金定义
• 1.2.2 高温合金的发展与应用
• 1.2.3 高温合金塑性成形特点
• 1.3 理论基础及研究方法概述
• 1.3.1 金属塑性成形研究方法
• 1.3.2 塑性成形加工对金属内部微观组织的影响
• 1.3.3 国内外叶片锻造模拟技术的研究进展
• 1.3.4 叶片材料的研究现状及发展
• 1.4 选题背景
• 1.5 本课题主要任务
• 第2章 有限元理论和基本方程与基本模型
• 2.1 引言
• 2.2 刚塑性/刚粘塑性有限元法
• 2.2.1 有限元法简介
• 2.2.2 刚塑性/刚粘塑性有限元基本方程
• 2.2.3 刚塑性/刚粘塑性有限元基本变分原理
• 2.3 塑性变形中传热问题的基本方程与变分原理
• 2.3.1 三维瞬态传热问题基本方程
• 2.3.2 传热问题的变分原理
• 2.4 基本模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 新工艺的数值模拟及参数调整
• 3.1 叶片精锻成形工艺简介
• 3.2 高温合金叶片精锻成形新工艺路线
• 3.3 PRO/E 简介及模型建立
• 3.4 模拟计算
• 3.4.1 材料参数准备及前处理
• 3.4.2 新工艺的数值模拟计算
• 3.4.3 问题分析
• 3.5 工艺参数的调整
• 3.6 本章小结
• 第4章 新工艺的改进及数学模型的建立
• 4.1 引言
• 4.2 新工艺路线的改进
• 4.2.1 终锻模设计
• 4.2.2 预锻模设计
• 4.2.3 挤杆模设计
• 4.3 再结晶数学模型的建立
• 4.4 本章小结
• 第5章 改进工艺路线的数值模拟与生产实践对比分析
• 5.1 引言
• 5.2 模拟前处理
• 5.3 挤杆过程模拟结果分析
• 5.4 预锻过程模拟结果分析
• 5.5 终锻过程模拟结果分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要