[发明专利]大型锻件内部缺陷分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自由锻成型领域，具体涉及一种大型锻件内部缺陷分析方法。

背景技术

目前，大型锻件是重型机械制造产业的基础，其形大体重，多为单件小批量生产，生产周期长而质量要求高，生产管理复杂。随着石化、电力、冶金、运输等行业的快速发展，大型锻件大型化和高标准化成为未来锻造行业发展的必然趋势，这使得达到大型锻件质量要求的难度越来越大，迫使大型锻件成型工艺设计必须不断的向前发展。首先，锻件重量和尺寸的增大直接导致制造这些锻件的钢锭也相应增大，而随着钢锭吨位和截面积的增加，与金属结晶过程有关的缺陷，如非金属夹杂、偏析、疏松组织、缩孔等越明显，为大型锻件的产品合格率带来很大困难；其次，随着锻件重量和尺寸的增大，现有设备的成型能力、现场操作无法满足锻件成型要求，造成压不实、操作困难等问题；锻件重量和尺寸的增大也导致锻件加热及热处理困难。在成型的某个阶段，锻件几何尺寸可能超过加热炉尺寸，造成锻件温度降低，加热时间延长，加热不均匀现象明显等问题，为成型工艺留下隐患；新材料的不断出现及产品生产周期的缩短也是导致锻件合格率下降的重要原因，对材料锻造及热处理性能的不能完全掌握，使得工艺确定带有盲目性。由于不同专业的限制，目前对大型锻件的研究分为炼钢、锻造、热处理三个部分，各自独立，无法对锻造缺陷进行系统的分析和研究。想要对大型锻件的合格率有大幅提高，必须从炼钢、锻造、热处理三个方面同时入手，将实践经验、物理模拟、数值模拟三者相结合，才能最终对大型锻件的成型进行系统的掌握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可对钢锭浇铸、锻件的锻造和热处理过程进行缺陷综合分析的大型锻件内部缺陷分析方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大型锻件内部缺陷分析方法，包括以下步骤：

1)、对成型完毕，初加工后的锻件进行超声波探伤，记录内部缺陷在锻件中的相对位置及缺陷当量，对不合格缺陷部位进行理化检验，对缺陷性质进行初步判断；

2)、对锻件整个锻造成型过程进行有限元数值模拟，得到锻造完成后的锻件尺寸；

3)、通过参考平面及坐标的变换，将超声波探伤得到的缺陷点反映到锻造完成后的锻件中；

4)、采用节点跟踪技术，对缺陷点在锻件整个锻造过程中的位移、应力应变等变量进行逆向跟踪；选取若干探伤无缺陷点作为参照物，进行同样的逆向跟踪；

5)、对比缺陷点之间及缺陷点与无缺陷点在锻造工艺过程中变形条件的区别；

6)、利用节点跟踪技术将缺陷点的位置还原到钢锭中，通过缺陷点分布情况初步判断缺陷在钢锭浇铸过程中产生的可能性，然后对钢锭的浇铸过程进行数值模拟，对钢锭缺陷产生的原因进行分析，建立钢锭缺陷点与初加工后锻件超声波探伤缺陷点之间的联系；

7)、对锻件热处理过程进行有限元分析，将缺陷点导入锻件热处理数值模拟中，分析热处理缺陷与锻件超声波探伤缺陷之间的关系；

8)、综合缺陷点在锻造、钢锭浇铸和热处理过程中的参数变化情况及缺陷点分布情况、理化检验结果及超声波探伤结果对锻件缺陷产生的原因进行分析。

本发明的有益效果是：本发明将数值模拟技术与传统的缺陷检验方法相结合，采用节点跟踪技术对钢锭浇铸、锻造工艺、热处理三者相联系，使得大型锻件缺陷分析更加准确、科学，可实现持续改进大型锻件的质量，尤其适合在大型锻件的加工工艺中推广应用。

附图说明

图1为缺陷点在初加工后锻件中的分布示意图；

图2为缺陷点在锻造工艺完成后分布示意图；

图3为拔长过程中缺陷点在锻件中分布示意图；

图4镦粗后缺陷点在锻件中分布示意图；

图5为缺陷点在钢锭中分布示意图；

图1至图5中的黑点为缺陷点；

图6至图21为具体实施例的示意图，图6至图21中的黑点为缺陷点；

图6为矩形截面大型锻件探伤缺陷分布情况；

图7为锻件锻造完成后的缺陷点分布情况；

图8至图12为锻件拔长过程中缺陷点在锻件中的分布；

图13为典型缺陷点静水压力拔长过程中的分布；

图14为典型无缺陷点静水压力拔长过程中的分布；

图15为漏盘镦粗前锻件中的缺陷点分布；

图16为漏盘镦粗后锻件中的缺陷点分布；

图17为漏盘镦粗前轴对称面投影图；

图18为漏盘镦粗后轴对称面投影图；

图19为钢锭压钳把后缺陷点的分布；