[發明專利]大型鍛件內部缺陷分析方法

有效

• 申請號: 201210075963.9
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102628858A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 門正興;蔣新亮;楊運民;陽鶴;房鑫;趙剛
• 申請（專利權）人: 二重集團（德陽）重型裝備股份有限公司
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20;G01N29/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 何強

技術領域

本發明涉及一種自由鍛成型領域，具體涉及一種大型鍛件內部缺陷分析方法。

背景技術

目前，大型鍛件是重型機械制造產業的基礎，其形大體重，多為單件小批量生產，生產周期長而質量要求高，生產管理復雜。隨著石化、電力、冶金、運輸等行業的快速發展，大型鍛件大型化和高標準化成為未來鍛造行業發展的必然趨勢，這使得達到大型鍛件質量要求的難度越來越大，迫使大型鍛件成型工藝設計必須不斷的向前發展。首先，鍛件重量和尺寸的增大直接導致制造這些鍛件的鋼錠也相應增大，而隨著鋼錠噸位和截面積的增加，與金屬結晶過程有關的缺陷，如非金屬夾雜、偏析、疏松組織、縮孔等越明顯，為大型鍛件的產品合格率帶來很大困難；其次，隨著鍛件重量和尺寸的增大，現有設備的成型能力、現場操作無法滿足鍛件成型要求，造成壓不實、操作困難等問題；鍛件重量和尺寸的增大也導致鍛件加熱及熱處理困難。在成型的某個階段，鍛件幾何尺寸可能超過加熱爐尺寸，造成鍛件溫度降低，加熱時間延長，加熱不均勻現象明顯等問題，為成型工藝留下隱患；新材料的不斷出現及產品生產周期的縮短也是導致鍛件合格率下降的重要原因，對材料鍛造及熱處理性能的不能完全掌握，使得工藝確定帶有盲目性。由于不同專業的限制，目前對大型鍛件的研究分為煉鋼、鍛造、熱處理三個部分，各自獨立，無法對鍛造缺陷進行系統的分析和研究。想要對大型鍛件的合格率有大幅提高，必須從煉鋼、鍛造、熱處理三個方面同時入手，將實踐經驗、物理模擬、數值模擬三者相結合，才能最終對大型鍛件的成型進行系統的掌握。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可對鋼錠澆鑄、鍛件的鍛造和熱處理過程進行缺陷綜合分析的大型鍛件內部缺陷分析方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：大型鍛件內部缺陷分析方法，包括以下步驟：

1)、對成型完畢，初加工后的鍛件進行超聲波探傷，記錄內部缺陷在鍛件中的相對位置及缺陷當量，對不合格缺陷部位進行理化檢驗，對缺陷性質進行初步判斷；

2)、對鍛件整個鍛造成型過程進行有限元數值模擬，得到鍛造完成后的鍛件尺寸；

3)、通過參考平面及坐標的變換，將超聲波探傷得到的缺陷點反映到鍛造完成后的鍛件中；

4)、采用節點跟蹤技術，對缺陷點在鍛件整個鍛造過程中的位移、應力應變等變量進行逆向跟蹤；選取若干探傷無缺陷點作為參照物，進行同樣的逆向跟蹤；

5)、對比缺陷點之間及缺陷點與無缺陷點在鍛造工藝過程中變形條件的區別；

6)、利用節點跟蹤技術將缺陷點的位置還原到鋼錠中，通過缺陷點分布情況初步判斷缺陷在鋼錠澆鑄過程中產生的可能性，然后對鋼錠的澆鑄過程進行數值模擬，對鋼錠缺陷產生的原因進行分析，建立鋼錠缺陷點與初加工后鍛件超聲波探傷缺陷點之間的聯系；

7)、對鍛件熱處理過程進行有限元分析，將缺陷點導入鍛件熱處理數值模擬中，分析熱處理缺陷與鍛件超聲波探傷缺陷之間的關系；

8)、綜合缺陷點在鍛造、鋼錠澆鑄和熱處理過程中的參數變化情況及缺陷點分布情況、理化檢驗結果及超聲波探傷結果對鍛件缺陷產生的原因進行分析。

本發明的有益效果是：本發明將數值模擬技術與傳統的缺陷檢驗方法相結合，采用節點跟蹤技術對鋼錠澆鑄、鍛造工藝、熱處理三者相聯系，使得大型鍛件缺陷分析更加準確、科學，可實現持續改進大型鍛件的質量，尤其適合在大型鍛件的加工工藝中推廣應用。

附圖說明

圖1為缺陷點在初加工后鍛件中的分布示意圖；

圖2為缺陷點在鍛造工藝完成后分布示意圖；

圖3為拔長過程中缺陷點在鍛件中分布示意圖；

圖4鐓粗后缺陷點在鍛件中分布示意圖；

圖5為缺陷點在鋼錠中分布示意圖；

圖1至圖5中的黑點為缺陷點；

圖6至圖21為具體實施例的示意圖，圖6至圖21中的黑點為缺陷點；

圖6為矩形截面大型鍛件探傷缺陷分布情況；

圖7為鍛件鍛造完成后的缺陷點分布情況；

圖8至圖12為鍛件拔長過程中缺陷點在鍛件中的分布；

圖13為典型缺陷點靜水壓力拔長過程中的分布；

圖14為典型無缺陷點靜水壓力拔長過程中的分布；

圖15為漏盤鐓粗前鍛件中的缺陷點分布；

圖16為漏盤鐓粗后鍛件中的缺陷點分布；

圖17為漏盤鐓粗前軸對稱面投影圖；

圖18為漏盤鐓粗后軸對稱面投影圖；

圖19為鋼錠壓鉗把后缺陷點的分布；