锻造仿真模拟软件FORGE2011在自由锻新计算应用

Page2NewDevelopmentsintheNumericalSimulationofOpenDieForgingProcesses

自由锻数值模拟的最新技术发展AGENDA

（报告内容）Companyintroduction（公司介绍）Opendieforgingtypicalissues（自由锻中典型问题）Numericalsimulationsoftwaretypicalissues（数值模拟技术在自由锻中典型问题的解决方案）Conclusionandoutlook（结论和展望）Page3Page4TransvalorS.A.wasfoundedin1984withheadofficeinSophiaAntipolis,SouthofFrance（Transvalor公司成立于1984年，总部位于法国南部）Mainfocusisdevelopmentanddistributionofmaterialformingprocesssimulationsoftware（主要开发和销售材料成形工艺的数值模拟软件技术）Closepartnershipwithacademicinstitutes（与研究机构进行紧密合作）ABOUTTRANSVALOR

(关于TRANSVALOR公司）Page5OURDNAResearchContractsIndustrypartnersResearchresultsSoftwarePage6GLOBALPRESENCE(2012)

（全球分公司和代理商机构）

TRANSVICCo.LTD

北京传实伟业科技有限公司Page7SOMECUSTOMERREFERENCES

(自由锻的典型用户)巴西盖尔道美洲钢铁公司英国福瑞盛法国奥伯杜瓦公司

德国布德鲁斯公司美国钛金属公司印度巴拉特重型电气有限公司

Page8SOFTWARESOLUTIONSFORMATERIALFORMINGSIMULATIONBulkmetalprocessesforHot，warmandColdforming热、温和冷锻成形模拟Castingprocesses大钢锭铸造模拟技术InjectionMoldingBulkmetalprocessesforcoldforming冷锻成形模拟技术(Comingin2012)注塑成型ColdForgingOpen-DieforgingHeattreatmentRingrollingPiperollingCrosswedgerollingClosed-dieforgingPage9FORGE2011:APPLICATIONFIELDS（FORGE软件的应用领域）Page10APPLICATIONFIELDS（AUTOMOTIVE）(FORGE软件在汽车行业的应用)Powertrain变速箱Camshaft凸轮轴ConnectingrodCrankshaftValveRockerarmHub轮毂FlangePinion小齿轮…Chassis底盘Steeringrod转向杆Suspensionarm悬挂臂Spindle轴Knuckle转向节WishboneWheelHubFrontAxleBeam…TransmissionShaftPinionCVjointTripodSpiderForkBevelgearPulley…Page11APPLICATIONFIELDS(NON-AUTOMOTIVE)（在非汽车行业的典型应用）Aero/EnegyMedicalOil/MiningShaft（轴）Fanblade（风机叶片）Connectingrod（连杆）Disk（盘件）Structuralpart（结构件）Brakingsystem（制动系统）Landinggear（起落架）Rivet（铆接）…KneeprosthesisHipprosthesisShoulderprosthesisSurgicalinstrumentScrew…Flange（法兰）Valvebody（阀体）Tubes（管件）Drills（钻头）…Page12TYPICALCHALLENGESINOPENDIEFORGING（在自由锻中通常会遇到的典型问题）Intheactualprocess:（在实际工艺过程中遇到的问题）Equipmentcapacity（设备加工能力）；Dimensionalissues（锻件结构尺寸变化的问题）；Porosity&segregationevolution（缩孔缩松和偏析演变过程）；Microstructureevolution（微观组织的演变过程）；Issuesduetoquenching(distortions,cracks…)

（热处理过程产生的变形和裂纹等）。Inthesimulationprocess:（在模拟过程中遇到的问题）Largenumberofblows（多次锻打）；Computationtime（仿真模拟计算时间）；Materialmodels（材料模型）；Materialdata（材料数据库）；Page13TYPICALCHALLENGESINOPENDIEFORGING（在自由锻中通常会遇到的典型问题）Intheactualprocess:（在实际工艺过程中遇到的问题）Equipmentcapacity（设备加工能力）；Dimensionalissues（锻件结构尺寸变化的问题）；Porosity&segregationevolution（缩孔缩松和偏析演变过程）；Microstructureevolution（微观组织的演变过程）；Issuesduetoquenching(distortions,cracks…)

（热处理过程产生的变形和裂纹等）。Inthesimulationprocess:（在模拟过程中遇到的问题）Largenumberofblows（多次锻打）；Computationtime（仿真模拟计算时间）；Materialmodels（材料模型）；Materialdata（材料数据库）；Page14EQUIPMENTCAPACITY–CASESTUDY1（设备的加工能力）Source:Context（内容）:OpenDieforgingoftoolsteel（铁材料的自由锻工艺）28blowson80/100MNpress

（80-100MN压力下进行28次锻打）Objective:checkcorrelationbetweenFEMandmeasurements（目标：对比模拟结果和实验值）FORGEUserConference2011Page15Context（内容）:HotforgingonGFMSX-25in3passes（使用GFMSX-25设备3道次热锻）Forgingforce:3.4/3.7MN（锻造力：3.4/3.7MN)Material:stainlesssteel(材料：不锈钢）Objective:predictmicrostructure

（目标：对微观组织的预测）Source:EQUIPMENTCAPACITY–CASESTUDY2（设备加工能力）FORGEUserConference2011Page16DIMENSIONPREDICTION

–CASESTUDY1（锻件结构尺寸的变化）Context（内容）:OpenDieforgingoftoolsteel（铁材料的自由锻工艺）28blowson80/100MNpress

（80-100MN压力下进行28次打击）Objective:checkcorrelationbetweenFEMandmeasurements（目标：对比模拟结果和实验值）Source:IFM2011Page17DIMENSIONPREDICTION–CASESTUDY2（锻件结构尺寸的变化）Context（内容）:Beckingofastraightnuclearshell（核部件的马杠扩孔工艺）Hydraulicpress（液压设备）Objective:Evaluationofthelengthgrowthduringenlargingoperations

（目标：在马杠扩孔工艺中轴向的增长预估）Source:Modelingresultsafterenlarging(endof7threvolution):MinorbutnonnegligiblelongitudinalexpansionduringenlargingoperationLFFORGEUserConference2009Page18TRANSVALORSIMULATIONSUITE（TRANSVALOR一体化软件工艺包）Casting（铸造）Forging（锻造）Quenching（热处理）InOneSolution（一体化解决方案）Page19THERCASTSIMULATION（铸造模拟软件）Page20THERCASTSIMULATION–SOLIDIFICATIONTHERCAST铸造模拟-凝固PowderwellcalibratedLackofpowderNotetheinfluenceofairgaponHTCPage21HotTearingPorositiesTemperatureTimeTHERCASTSIMULATION-RESULTS（THERCAST软件模拟结果）Page22EXAMPLEOFINDUSTRIALVALIDATION

典型案例的评估Ingot1800–65TSource:Page23CASTING->FORGINGCOUPLING铸造/锻造的耦合计算LocalizedPorosityCriterion(Yamanaka)Page24CASTING->FORGINGCOUPLING铸造/锻造的耦合计算LocalizedPorosityCriterion(Yamanaka)Page25CASTING->FORGINGCOUPLING铸造/锻造的耦合计算Page26SIMULATINGQUENCHING（热处理中淬火工艺模拟）Availableresults（有效的结果）:

Computationofdeflectionduringquenching

（淬火过程中变形计算）Predictionofthefinalstructure

（淬火后结构的预测）Estimationofresidualstresses

（残余应力的评估）ComputationofHardness（硬度的计算）Page27TYPICALCHALLENGESINOPENDIEFORGING（在自由锻中通常会遇到的典型问题）Intheactualprocess:（在实际工艺过程中遇到的问题）Equipmentcapacity（设备加工能力）；Dimensionalissues（锻件结构尺寸变化的问题）；Porosity&segregationevolution（缩孔缩松和偏析演变过程）；Microstructureevolution（微观组织的演变过程）；Issuesduetoquenching(distortions,cracks…)

（热处理过程产生的变形和裂纹等）。Inthesimulationprocess:（在模拟过程中遇到的问题）Largenumberofblowsandcomplexkinematik（多次锻打）；Computationtime（仿真模拟计算时间）；Materialmodels（材料模型）；Materialdata（材料数据库）；Page28POWERFULANDEASYSIMULATIONSETUP有效和便捷的参数设置Largenumberofblows（多次锻打）Rotation/Displacementbetweeneachforgingblow（每次锻打之间的旋转和位移）Possiblereheatduringaforgingsequence（锻造过程的中间加热流程）AutomaticprocedureinFORGEsoftware(ChainingandMulti-PassFile,Manipulators)在Forge软件提供自动流程模板（工艺链顺序，多道次设置文件和操作机）。Page29BATCHPROCESSING&CHAINEDSIMULATIONS提供批处理功能和工艺链设置功能Page30POWERFULANDEASYSIMULATIONSETUP有效和便捷的参数设置Page31COMPUTATIONSPEED&POWER超高速度和超强的求解算能力Paralleltechnology（并行计算能力）:Parallelsoftwaresince1997（1997年就开发并行计算功能）Shortercomputationtimes（非常短的计算时间）Largernumberofconcurrentsimulations（多任务模拟）Higherresultaccuracy（计算结果准确性）Morecomplexparts/processescanbesimulated（能够模拟复杂部件和工艺）Transvalornew168-CorelinuxClusterwith3.46GHzprocessorsPage32COMPUTATIONSPEED&POWER超高速度和超强的求解算能力Dual-MeshMethod（双网格模型）:DeliveredwithNextversion（在下一个版本被发布）；DesignedforlocalizeddeformationprocessesFinemechanicalmeshbetweenthetoolsCoarsemechanicalmeshwherethereisnodeformation（使用粗糙网格不包含变形）Thermalmesh/StoragemeshEmbeddedmechanicalmeshPage33COMPUTATIONSPEED&POWER超高速度和超强的求解算能力CPU-timeNbofcoresSingle-meshDual-meshPage34RADIALFORGINGMACHINE径锻设备Largenumberofblows（多次锻打）Rotation/Displacementbetweeneachforgingblow（每次锻打之间的旋转和位移）Possiblereheatduringaforgingsequence（锻造过程的中间加热流程）COMPUTATIONSPEED&POWER超高速度和超强的求解算能力Page35RINGROLLINGCOMPUTATIONSPEED&POWER超高速度和超强的求解算能力Page36MATERIALDATABASE

材料数据库Over1000availableflowcurves包含超过1000种流量曲线Steel（钢）Aluminiumalloys（铝合金）Superalloys（高温合金）Titanium（钛合金）Brass…（铜）Page37MATERIALDATABASE

材料数据库TTT/CCTDiagramGenerator

(TTT/CCT图表计算器）Calculated,basedonchemicalcomposition（基于化学成分的计算）Grainsizedependency（基于晶粒尺寸）Easy-to-useGUI（简便的操作界面）Source:FORGEUserConference2011Page38CONCLUSIONS&OUTLOOK（结论和展望）FORGE2011isabletomodelaccuratelyvariousissue