Estudio del proceso de forja de válvulas basado en el método de superficie de respuesta
Autores: Ji, H. C.; Li, Y. M.; Li, W. D.; Xiao, S. H.; Zhang, J. S.; Lu, Y. H.
Idioma: Inglés
Editor: Croatian Metallurgical Society (CMS)
Año: 2020
Disponible con Suscripción Virtualpro
Artículos
Categoría
Procesos industriales
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 11
Citaciones: Journal Metalurgija Vol. 59 Núm. 3
Este artículo toma la válvula del motor 21 - 4N como objeto de investigación y estudia los efectos de la temperatura de forja de la matriz (1 000 - 1 180 °C), la velocidad de forja de la matriz (0,15 - 200 mm / s) y el coeficiente de fricción (0,1 - 0,5) en los resultados de forja de la matriz. En primer lugar, se establece un modelo de elementos finitos (MEF) de la pieza en bruto de la válvula y la matriz utilizando Creo; a continuación, se simula el proceso de forja de la válvula utilizando Deform - 3D; después, se utiliza el método de análisis de superficie de respuesta para analizar y discutir los resultados de la forja de la matriz, y para optimizar los parámetros del proceso con el daño del producto de la válvula como objetivo de optimización, y determinar los mejores parámetros del proceso para la forja de la válvula del motor 21 - 4N; finalmente, los parámetros obtenidos se verifican mediante experimentos, y los resultados experimentales y los resultados de la predicción tienen una buena coherencia.
INTRODUCCIÓN
5Cr21Mn9Ni4N (21 - 4N) tiene buena resistencia a la oxidación, buenas propiedades mecánicas a alta temperatura y estabilidad química, buena resistencia a la tracción y límite elástico Se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas válvulas de motor [1].
El proceso de conformado de válvulas es complicado. Generalmente, se requieren docenas de procedimientos como extrusión / recalcado eléctrico, forja en matriz, mecanizado y acabado desde la pieza en bruto hasta el producto acabado, y los requisitos técnicos de cada procedimiento son bastante elevados. En 2002, Zhang et al. [2] de la Universidad Tecnológica de Guangdong utilizaron el software de elementos finitos MAFAP para simular el proceso de forja final de piezas brutas de válvulas, y analizaron la distribución de la tensión, el campo de deformación, el flujo de metal y el campo de fuerza de la matriz durante el proceso de conformado de la pieza bruta. Y se obtuvo el mecanismo de deformación del metal en la forja final. En 2001, Zhu et al. [3] de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Wuhan estudiaron los cambios microestructurales de la válvula de aleación de níquel 80A durante el recalcado y la forja en matriz cerrada mediante microscopía óptica, difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (MET) y modelo de elementos finitos (MEF). En 2017, Fan et al. [4], de la Universidad del Sur de China, utilizaron métodos de microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y electroerosión para estudiar experimentalmente la válvula de admisión de 85Cr18Mo2V con una grieta eléctrica en la cabeza y utilizaron el software de elementos finitos para simular el proceso de recalcado eléctrico de la válvula de admisión de 85Cr18Mo2V.
Descripción
Este artículo toma la válvula del motor 21 - 4N como objeto de investigación y estudia los efectos de la temperatura de forja de la matriz (1 000 - 1 180 °C), la velocidad de forja de la matriz (0,15 - 200 mm / s) y el coeficiente de fricción (0,1 - 0,5) en los resultados de forja de la matriz. En primer lugar, se establece un modelo de elementos finitos (MEF) de la pieza en bruto de la válvula y la matriz utilizando Creo; a continuación, se simula el proceso de forja de la válvula utilizando Deform - 3D; después, se utiliza el método de análisis de superficie de respuesta para analizar y discutir los resultados de la forja de la matriz, y para optimizar los parámetros del proceso con el daño del producto de la válvula como objetivo de optimización, y determinar los mejores parámetros del proceso para la forja de la válvula del motor 21 - 4N; finalmente, los parámetros obtenidos se verifican mediante experimentos, y los resultados experimentales y los resultados de la predicción tienen una buena coherencia.
INTRODUCCIÓN
5Cr21Mn9Ni4N (21 - 4N) tiene buena resistencia a la oxidación, buenas propiedades mecánicas a alta temperatura y estabilidad química, buena resistencia a la tracción y límite elástico Se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas válvulas de motor [1].
El proceso de conformado de válvulas es complicado. Generalmente, se requieren docenas de procedimientos como extrusión / recalcado eléctrico, forja en matriz, mecanizado y acabado desde la pieza en bruto hasta el producto acabado, y los requisitos técnicos de cada procedimiento son bastante elevados. En 2002, Zhang et al. [2] de la Universidad Tecnológica de Guangdong utilizaron el software de elementos finitos MAFAP para simular el proceso de forja final de piezas brutas de válvulas, y analizaron la distribución de la tensión, el campo de deformación, el flujo de metal y el campo de fuerza de la matriz durante el proceso de conformado de la pieza bruta. Y se obtuvo el mecanismo de deformación del metal en la forja final. En 2001, Zhu et al. [3] de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Wuhan estudiaron los cambios microestructurales de la válvula de aleación de níquel 80A durante el recalcado y la forja en matriz cerrada mediante microscopía óptica, difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (MET) y modelo de elementos finitos (MEF). En 2017, Fan et al. [4], de la Universidad del Sur de China, utilizaron métodos de microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y electroerosión para estudiar experimentalmente la válvula de admisión de 85Cr18Mo2V con una grieta eléctrica en la cabeza y utilizaron el software de elementos finitos para simular el proceso de recalcado eléctrico de la válvula de admisión de 85Cr18Mo2V.