径轴向环件轧制是利用辗环机将环形坯料径向和轴向同时进行轧制的复杂成形工艺,主要用于生产大型环形零件。随着计算机技术的发展,根据辗环机的实际尺寸在计算机中建立径轴向环件轧制三维模型,利用有限元软件模拟环件轧制的过程来指导大型环件的实际生产,成为现代环件轧制技术研究的发展趋势。本文以有限元软件模拟与试验研究相结合,对成品尺寸为Φ15600×Φ15000×670mm的超大型环件径轴向轧制技术做出了研究,研究内容与结果如下:本文结合环件轧制理论对环件轧制稳定进行的静力学条件和运动学条件进行了理论推导,为有限元软件模拟轧制工艺参数的选取提供了理论基础。以316不锈钢材料为研究对象,构建了材料模型。计算了在设定轧制条件下径、轴向轧制力,验证了在设备上可稳定轧制的可行性。通过SolidWorks三维作图软件建立了径轴向环件轧制三维模型,并导入Deform-3D有限元模拟软件平台,建立符合实际生产的316不锈钢环件热力耦合三维有限元模型,研究了径轴向环件轧制过程中等效应变、温度场和轧制力能参数的变化规律,并深入探索了环坯初始轧制温度、驱动辊转速及芯辊进给速度对轧制过程的影响。研究结果如下:(1)通过轧制力能参数的计算,研究了坯料初始温度和芯辊进给速度对力能参数的影响。研究坯料初始温度对力能参数的影响,计算选取的环件温度分别为1000℃、1100℃、1200℃,在选取的参数下计算结果表明坯料初始温度越低,需要的轧制力和轧制力矩就越大,温度过低就会超出轧环机的轧制能力。通过芯辊不同进给速度的计算发现芯辊进给速度越大,需要的轧制力和轧制力矩越大。(2)坯料的初始温度对最终环件成形效果有着重要影响。随着坯料初始温度的升高,除环件角部区域等效应变较大之外,环件整体等效应变不均匀性降低,环件的塑性变形变得更加均匀。环件的整体温度随环坯初始温度的升高而升高,环坯初始温度越高,温度分布的越不均匀。随着坯料初始温度的升高,径向最大轧制力减小,且轧制力波动幅度降低。(3)随着驱动辊角速度增大,环件内外等效应变差异增大,等效应变分布越不均匀。驱动辊角速度越大,环件温度分布越均匀。随着驱动辊角速度的增加,环件所受的最大轧制力减小。(4)随着芯辊进给速度增大,环件每转进给量就会增加,变形区会更好的穿透环件,使得等效应变分布更均匀。随着芯辊进给速度的增大,热量产生的较快,且不易向周围传递,环件的整体温度有所升高。芯辊进给速度越大,芯辊轧制力也越大,轧制力的波动幅度降低。(5)对直径尺寸按3:1的比例缩小的环件进行了试验研究。轧制后通过金相组织观察发现微观组织为奥氏体,经过轧制后晶粒发生了再结晶。常温下拉伸力学性能和冲击韧性均能达到国家标准和企业要求。