[發明專利]一種高溫合金F型截面環件的異形坯料設計方法

有效

• 申請號: 201710117014.5
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106825339B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 劉東;張喆;楊艷慧;胡陽;趙達裕;王海平;張福祥
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06;G06F17/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

1.一種高溫合金F型截面環件的異形坯料設計方法，其特征在于，包括：

步驟一，按照F型截面環件的體積分布特征曲線確定F型截面環件的坯料形狀，根據F型截面環件臺階高度確定理想坯料臺階處圓弧半徑；

R₁₁＝0.75B₁+0.5R₀₀

R₀₀＝R₀

式中，R₀表示F型截面環件的圓角半徑，R₀₀表示理想坯料的圓角半徑，B₁₁表示理想坯料臺階處圓弧半徑，B₁表示F型截面環件的臺階高度；

步驟二，根據F型截面環件軋制過程中的金屬軸向流動的特性，設定理想坯料總高度與F型截面環件總高度相等，不同部位的軸向尺寸B₁₁、B₂₂、B₃₃、B₄由以下公式確定

B₁₁＝1.5B₁+R₀₀

B₂₂＝B₂-R₁₁+R₀₀

B₃₃＝B₃+R₁₁-R₀₀

B₄₄＝(0.98-1.0)B₄

其中B₁、B₂、B₃、B₄分別表示F型截面環件不同部位的軸向尺寸；R₀₀、R₁₁分別表示理想坯料的圓角半徑和臺階處的圓弧半徑；

步驟三，根據選取的軋制比λ和體積守恒定律V_B＝V_R建立數學模型，確定理想坯料的內圓和外圓直徑

式中

式中，D₁₁、D₂₂分別為理想坯料的內、外圓直徑；D₁、D₂分別為F型截面環件的內、外圓直徑；D₃表示F型截面環件凸棱內倒角距離；D₄表示F型截面環件凸棱外倒角距離；D₅表示F型截面環件凸棱外端面距離；R₀、R₀₀分別為F型截面環件、理想坯料的圓角半徑；R₁₁為理想坯料臺階處的圓弧半徑；V_R表示F型截面環件體積；α表示理想坯料臺階處圓弧與圓角切點與圓心連線和豎直方向的夾角，并且

步驟四，沿軸線方向切割兩臺階處的圓弧，使切下的兩臺階圓弧體積V_A、V_C與兩臺階中間空余部分的體積V_B滿足：

V_A＝V_C，V_A+V_C＝0.8V_B，即V_A＝0.4V_B

式中

θ表示分割后直線與圓弧交點和圓心的連線與豎直方向的夾角

解得θ的值，則：

D₃₃₃＝D₂₂+2R₁₁sinθ

B₁₁₁＝B₂₂+R₀₀+2R₁₁Cosθ

式中D₃₃₃表示實際坯料外臺階的直徑，B₁₁₁表示實際坯料中分割線和上臺階的上交點與下臺階底部之間的距離；

步驟五，由有限元模擬得到的截面填充情況優化坯料中圓角的大小。