Page 223 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第七章 工业应用案例与未来发展趋势

（四）锻造模拟软件市场
1. 软件的简易操作趋势
目前，随着锻造模拟软件的不断更新与优化，其操作难度已逐渐降低，变得

更加简洁易懂。然而，为了充分发挥软件的功能并确保模拟的准确性，操作人员
仍需掌握以下关键技能：
首先，必须具备基础的电脑操作常识，以确保能够顺畅地使用软件进行模拟
工作。其次，熟练运用二维和三维制图技术也是必不可少的。再次，深入理解基

本的锻造参数（如边界条件）也是至关重要的。最后，了解锻造工艺及其相关知
识也是不可或缺的。
2. 市场上主要软件介绍
目前市场上，成熟的锻造模拟软件种类繁多，各具特色。这些软件不仅功

能全面，而且操作简便，为锻造行业提供了强有力的技术支持。DEFORM、
Simufact、Forge、AFDEX、Qform、Abaqus、Superforge、Ansys 以及 COLDform
等软件已成为不可或缺的模拟工具。

三、航空发动机涡轮盘锻造模拟

GH4738 涡轮盘模锻模拟：GH4738 合金常用于制造涡轮叶片和涡轮盘等热
端部件。因航空涡轮盘转速快，需更均匀细小晶粒组织，晶粒度需达 ASTM5 级
或更细。相关研究利用 DEFORM-2D 有限元软件模拟航空发动机用 GH4738 涡

轮盘件的模锻过程。以该合金热变形过程中的晶粒组织预测模型为基础，该模型
包括动态再结晶、亚动态再结晶和晶粒长大模型。通过模拟发现，盘锻件盘部再
结晶基本完全，晶粒度为 ASTM5~7 级，满足使用要求，但两端轴部因变形量小，
晶粒度为 3~4 级且有混晶现象。随后通过模拟优化工艺，得出锻造温度不宜超过

1100℃，模具加热至 400℃可减少冷模组织，采用镦饼 + 模锻方式可改善累计变
形量分布，使晶粒度更细更均匀。
GH4169 合金大型涡轮盘模锻模拟：GH4169 合金是涡轮盘等航空发动机部
件的关键材料。针对某型民用发动机大型涡轮盘，西安三角防务股份有限公司借

助有限元模拟技术，采用 DEFORM-2D 模拟软件对涡轮盘模锻成形过程进行数
值模拟。确定了下料—镦饼—冲孔—环轧—模锻—热处理—理化的锻造工艺路线。
模拟结果显示，模锻过程锻件充型完整，变形充分均匀，等效塑性应变在 0.8 以

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