[发明专利]一种高温合金F型截面环件的异形坯料设计方法

摘要

本发明公开了一种高温合金F型截面环件的异形坯料设计方法，包括：按照F型环件的体积分布特征曲线设计坯料，根据环件轧制过程中的金属轴向流动的特性，设定理想坯料总高度与环件总高度相等，两台阶高度由环件相应台阶高度确定。根据选取的轧制比和体积守恒定律建立数学模型，确定理想坯料的径向尺寸。根据体积分割互补原则，简化理想坯料尺寸。根据有限元模拟得到的截面填充情况优化坯料中圆角的大小，最终确定实际坯料的形状和尺寸。本发明通过上述方法，可以有效解决F型环件轧制过程中填充不满的缺陷，在提高材料利用率的情况下，节约了生产成本，同时避免了机加工对锻件内部流线的破坏。

主权项

1.一种高温合金F型截面环件的异形坯料设计方法，其特征在于，包括：步骤一，按照F型截面环件的体积分布特征曲线确定F型截面环件的坯料形状，根据F型截面环件台阶高度确定理想坯料台阶处圆弧半径；R11＝0.75B1+0.5R00R00＝R0式中，R0表示F型截面环件的圆角半径，R00表示理想坯料的圆角半径，B11表示理想坯料台阶处圆弧半径，B1表示F型截面环件的台阶高度；步骤二，根据F型截面环件轧制过程中的金属轴向流动的特性，设定理想坯料总高度与F型截面环件总高度相等，不同部位的轴向尺寸B11、B22、B33、B4由以下公式确定B11＝1.5B1+R00B22＝B2‑R11+R00B33＝B3+R11‑R00B44＝(0.98‑1.0)B4其中B1、B2、B3、B4分别表示F型截面环件不同部位的轴向尺寸；R00、R11分别表示理想坯料的圆角半径和台阶处的圆弧半径；步骤三，根据选取的轧制比λ和体积守恒定律VB＝VR建立数学模型，确定理想坯料的内圆和外圆直径式中式中，D₁₁、D₂₂分别为理想坯料的内、外圆直径；D₁、D₂分别为F型截面环件的内、外圆直径；D₃表示F型截面环件凸棱内倒角距离；D₄表示F型截面环件凸棱外倒角距离；D₅表示F型截面环件凸棱外端面距离；R₀、R₀₀分别为F型截面环件、理想坯料的圆角半径；R₁₁为理想坯料台阶处的圆弧半径；V_R表示F型截面环件体积；α表示理想坯料台阶处圆弧与圆角切点与圆心连线和竖直方向的夹角，并且步骤四，沿轴线方向切割两台阶处的圆弧，使切下的两台阶圆弧体积VA、VC与两台阶中间空余部分的体积VB满足：VA＝VC，VA+VC＝0.8VB，即VA＝0.4VB式中θ表示分割后直线与圆弧交点和圆心的连线与竖直方向的夹角解得θ的值，则：D333＝D22+2R11sinθB111＝B22+R00+2R11Cosθ式中D333表示实际坯料外台阶的直径，B111表示实际坯料中分割线和上台阶的上交点与下台阶底部之间的距离；步骤五，由有限元模拟得到的截面填充情况优化坯料中圆角的大小。