16MnD钢轴承压圈热辗轧毛坯仿真设计

文/陈孝庆，孟瑞斌，关朕，王金鹏，强维涛·中国石油宝鸡石油机械有限责任公司

本文针对16MnD轴承压圈径轴向热辗轧过程，设计了三种不同尺寸的毛坯；进而以有限元模拟仿真软件为平台，建立可靠仿真模型，通过仿真试验发现不同尺寸毛坯对辗轧过程辗轧力、温度及应变场的影响规律，并通过实际生产进行工艺验证。结果表明：辗轧比2.6下成形环件温度、应变分布最为均匀。

16MnD钢轴承压圈为风力发电设备风机上重要结构件，为典型厚壁盘型环件，低温冲击性能要求高，辗轧生产难度较大，容易在端面产生凹槽缺陷，成形质量难以保证，因此轧制工艺的设计特别是毛坯的设计就显得尤为重要。毛坯设计是环锻件辗轧工艺设计的重点，环坯初始尺寸直接决定了辗轧过程的总锻比，及径轴向变形量的匹配，进而影响环锻件内部组织分布及辗轧过程中芯辊和上锥辊的操控匹配。

实际生产过程中，环锻件辗轧毛坯设计的重点主要在于：⑴制坯简单方便、原材料利用率高、能源消耗低；⑵径轴向变形量匹配好，便于操作人员辗轧操控。国内外相关研究人员也对环件辗轧毛坯设计进行了深入研究，分别从理论分析和试验验证提出了不同的设计方法。本公司针对风电产品——某型号轴承压圈(图1)，首先以有限元模拟仿真软件为平台，进行建模仿真试验，对该环件的辗轧毛坯进行了仿真设计，然后进行实际生产验证。

毛坯尺寸设计

环锻件热辗轧过程中，毛坯与环锻件的尺寸对比关系如图2所示。……