本发明专利技术提供了一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法。该方法包括如下步骤：(1)输入锻坯初始信息、预设目标晶粒组织、预规划的工艺轨迹信息，以及等温模锻装备参数，开始等温模锻；(2)在线感知当前子过程的工况信息，并预测当前的和按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织；(3)计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差，规划后续子过程的等温模锻工艺轨迹，并执行；(4)重复步骤(2)和(3)，直至等温模锻结束。本发明专利技术方法能有效地确保锻件品质的一致性和稳定性，为高品质零件的等温模锻成形提供了新技术。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法，属于等温模锻成形
技术介绍
：等温模锻成形技术具有降低锻坯变形抗力、摩擦阻力，提高锻坯的流动性、成形性等诸多优点，广泛应用于大型复杂零件的制造成形。然而，在等温模锻时，锻件的晶粒组织与综合性能受等温模锻成形工艺轨迹的影响十分显著。实际生产中的粗晶、混晶等组织不均匀的现象，极易降低锻件的综合性能。如何在等温模锻过程中确保锻件晶粒组织的稳定性和一致性，是实现高品质大型复杂零件等温模锻成形迫切需要解决的关键问题。已有研究中，为了获得晶粒组织分布均匀的锻件，通常在等温模锻开始之前，预规划好等温模锻工艺轨迹，在实际等温模锻过程中不再进行调整。然而，预规划的等温模锻工艺轨迹往往无法实现高性能锻件成形过程与微观组织的精确控制。这是因为：一方面等温模锻装备具有大惯性、滞后性、强非线性、不确定性等特点，导致实际等温模锻工艺轨迹与预规划的等温模锻工艺轨迹之间存在一定的偏差，进而导致锻件的实际晶粒组织不可避免偏离预设目标晶粒组织，因此，锻件的品质无法保证；另一方面，在等温模锻过程中，无法在线测量锻坯的非线性流变特性以及内部微观组织，导致无法精确控制锻件的晶粒组织。为了实现高品质零件的等温模锻成形，本专利技术方法基于实时感知的工况信息，充分考虑模锻成形过程的非线性、时变性和不确定性，提出一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法，从而确保锻件品质的稳定性和一致性。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法。采用该方法不仅能够精确控制锻件等温模锻成形过程中的晶粒组织，而且可以确保锻件品质的稳定性和一致性。为达到上述目的，本方面的采用的技术方案是：通过改变等温模锻工艺轨迹，确保预设目标晶粒组织不变，从而有效地保障锻件品质的稳定性和一致性，该方法的包括如下步骤：步骤1：输入锻坯初始信息、预设目标晶粒组织、预规划的工艺轨迹信息，以及等温模锻装备参数，开始等温模锻；步骤2：在线感知当前子过程的工况信息，并预测当前的和按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织；步骤3：计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差，规划后续子过程的等温模锻工艺轨迹，并执行；步骤4：重复步骤(2)和(3)，直至等温模锻结束；按照上述方法，步骤1所述锻坯初始信息为：初始再结晶分数(X0)，初始平均晶粒尺寸(d0)；预设目标晶粒组织为：预设目标再结晶分数(Xtarget)，预设目标平均晶粒尺寸(dtarget)，目标平均晶粒尺寸的允许偏差(δ)；预规划的工艺轨迹信息为：等温模锻子过程数目m，等温模锻总行程(stotal)，等温模锻温度(T0)，预规划的等温模锻压下速度(v0)随等温模锻行程(s)的变化曲线，子过程之间的保温时间(Δt)；等温模锻装备参数为：最大容许压下速度(vmax)和最小容许压下速度(vmin)。按照上述方法，步骤2中所述的预测当前的晶粒组织主要包括以下两个部分：(1)在当前子过程的变形阶段，当前时刻的晶粒组织预测模型为：X(i,k)＝f[X(i,k-1),T(i,k),s(i,k),v(i,k),s(i,k-1),v(i,k-1)](1)d(i,k)＝f[d(i,k-1),T(i,k),s(i,k),v(i,k),s(i,k-1),v(i,k-1)](2)其中，X(i,k)和d(i,k)分别为当前时刻的再结晶分数和平均晶粒尺寸，X(i,k-1)和d(i,k-1)分别为前一时刻的再结晶分数和平均晶粒尺寸，T(i,k)、s(i,k)和v(i,k)分别为当前时刻的等温模锻温度、等温模锻行程和等温模锻压下速度，s(i,k-1)和v(i,k-1)分别为前一时时刻的等温模锻行程和等温模锻压下速度；(2)在当前子过程的保温阶段，当前时刻的晶粒组织预测模型为：XH(i,k)＝f[XH(i,0),T(i,k),v(i,0),Δt(i,k),Δt(i,k-1)](3)dH(i,k)＝f[dH(i,0),T(i,k),v(i,0),Δt(i,k),Δt(i,k-1)](4)其中，XH(i,k)和dH(i,k)为当前时刻的再结晶分数和平均晶粒尺寸，XH(i,0)和dH(i,0)分别为保温开始时的再结晶分数和平均晶粒尺寸，T(i,k)为当前时刻的保温温度，v(i,0)为保温开始前的等温模锻压下速度，Δt(i,k)为当前时刻的保温时间，Δt(i,k-1)为前一时刻的保温时间；按照上述方法，步骤3中所述的预测按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织主要包括以下两个部分：(1)在当前子过程的变形阶段，按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织预测模型为：X(i,final)＝f[X(i,k),v(i+1,k),s(i,k),s(i+1,k),s(i+2,k)...,s(m,k),T(i,k)](5)d(i,final)＝f[d(i,k),v(i+1,k),s(i,k),s(i+1,k),s(i+2,k)...,s(m,k),T(i,k)](6)其中，X(i,final)和d(i,final)分别为在当前子过程的变形阶段，按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时再结晶分数和平均晶粒尺寸，X(i,k)和d(i,k)分别为当前时刻的再结晶分数和平均晶粒尺寸，v(i+1,k)为下一个子过程的等温模锻压下速度，s(i,k)，s(i+1,k)，s(i+2,k)，……s(m,k)分别为第i，i+1，i+2，……m个子过程的等温模锻行程，T(i,k)为当前子过程的等温模锻温度；(2)在当前子过程的保温阶段，按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织预测模型为：X(i,final)＝f[XH(i,k),v(i+1,k),s(i,k),s(i+1,k),s(i+2,k)...,s(m,k),T(i,k)](7)d(i,final)＝f[dH(i,k),v(i+1,k),s(i,k),s(i+1,k),s(i+2,k)...,s(m,k),T(i,k)](8)其中，XH(i,final)和dH(i,final)分别为在当前子过程的保温阶段，按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的再结晶分数和平均晶粒尺寸预测值。按照上述方法，步骤3中所述的计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差主要包括以下两个部分：(1)在当前子过程的变形阶段，晶粒组织偏差的计算公式为：Y(i,k)＝X(i,final)-Xtarget(9)其中，Y(i,k)分别为在当前子过程预测的等温模锻结束时再结晶分数与预设目标再结晶分数之差，J(i,k)为在当前子过程预测的等温模锻结束时平均晶粒尺寸与预设目标平均晶粒尺寸之差，X(i,final)和d(i,final)分别为在当前子过程的变形阶段，按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的再结晶分数和平均晶粒尺寸预测值，Xtarget和dtarget分别为预设目标再结晶分数和平均晶粒尺寸；(2)在当前子过程的保温阶段，晶粒组织偏差的计算公式为：Y(i,k)＝XH(i,final)-Xtarget(11)其中，XH(i,final)和dH(i,final)分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法，其特征在于：基于在线感知的已完成工艺轨迹，调整后续的等温模锻工艺轨迹，确保达到预设目标晶粒组织，从而有效地保障了锻件品质的稳定性和一致性，该方法包括如下步骤：步骤1：输入锻坯初始信息、预设目标晶粒组织、预规划的工艺轨迹信息，以及等温模锻装备参数，开始等温模锻；步骤2：在线感知当前子过程的工况信息，并预测当前的和按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织；步骤3：计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差，规划后续子过程的等温模锻工艺轨迹，并执行；步骤4：重复步骤(2)和(3)，直至等温模锻结束。
【技术特征摘要】
1.一种面向锻件目标晶粒组织的等温模锻工艺轨迹规划方法，其特征在于：基于在线感知的已完成工艺轨迹，调整后续的等温模锻工艺轨迹，确保达到预设目标晶粒组织，从而有效地保障了锻件品质的稳定性和一致性，该方法包括如下步骤：步骤1：输入锻坯初始信息、预设目标晶粒组织、预规划的工艺轨迹信息，以及等温模锻装备参数，开始等温模锻；步骤2：在线感知当前子过程的工况信息，并预测当前的和按照当前等温模锻工艺轨迹执行到等温模锻结束时的晶粒组织；步骤3：计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差，规划后续子过程的等温模锻工艺轨迹，并执行；步骤4：重复步骤(2)和(3)，直至等温模锻结束。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3所述的计算预测的等温模锻结束时晶粒组织和预设目标晶粒组织之间的偏差，主要包括以下两个部分：(1)在当前子过程的变形阶段，晶粒组织偏差的计算式为：Y(i,k)＝X(i,final)-Xtarget(1)J(i,k)=(d(i,final)-dtarget)2---(2)]]>其中，Y(i,k)为在当前子过程预测的等温模锻结束时再结晶分数与预设目标再结晶分数之差，J(i,k)为在当前子过程预测的等温模锻结束时平均晶粒尺寸与预设目标平均晶粒尺寸之差，X(i,final)和d(i,final)分别为在当前子过程的变形阶段，按照当前工艺轨迹执行到等温模锻结束时的再结晶分数和平均晶粒尺寸预测值，Xtarget和dtarget分别为预设目标再结晶分数和平均晶粒尺寸；(2)在当前子过程的保温阶段，晶粒组织偏差的计算式为：Y(i,k)＝XH(i,final)-Xtarget(3)J(i,k)=(dH(i,final)-dtarget)2---(4)]]>其中，XH(i,final)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔺永诚，陈小敏，陈明松，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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