金属塑性成形过程是一个极其复杂的过程,不仅变形量大,而且成形过程及产品质量受材料性能、摩擦状况、工艺条件、模具结构及加工设备等多种因素的影响。长期以来人们主要是采用基于经验的试错方法进行工艺及模具设计,这使得产品的研发周期较长、费用高,并且产品的质量也不能得到完全的保障。随着计算机及数值计算方法的发展,以有限元法为代表的数值模拟方法已广泛应用于金属塑性成形过程分析中。利用有限元数值模拟技术可以在计算机上虚拟实现锻件在锻压设备和模具作用下的整个变形过程,并可以对锻件的变形情况及各种场量的变化情况进行分析,对预测缺陷的产生、降低生产成本以及保证产品质量有十分重要的作用。 应用于航空工业的某钛合金锻件,在锻造生产过程中由于局部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生。针对以上情况,本文以有限元软件DEFORM为平台,建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,使用刚粘塑性有限元法对成形过程进行了模拟,得到了变形过程中锻件温度场、应力应变场以及材料损伤值的分布情况,并对锻造缺陷的成因进行了分析,优化了模具尺寸,通过实际生产验证,优化效果比较理想。 某重型燃机叶片所用的材料为一新型钢种,其成形极限较低,锻造温度范围较窄,所以必须严格控制变形条件才能保证锻件的质量。本文对该重型燃机叶片锻造过程进行了三维热力耦合有限元模拟,通过对变形过程中金属流线分布以及温度场、应力应变场等物理参量场变化情况的分析,对叶片的成形规律进行了研究,结合实验测得的材料热塑性曲线,确定了预锻压下量等重要工艺参数,为生产工艺的制定提供了参考。