Study on forging process of valve based on response surface method

Estudio del proceso de forja de válvulas basado en el método de superficie de respuesta

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.