大型自由鍛造技術(shù)研究
2021-09-15 17:18
鍛造廠
從事大型自由鍛造技術(shù)工作，需要具備一套完整的高溫塑性變形理論基礎(chǔ)和靈活的工藝思路,需要熟知鋼錠的冶煉過程、澆注、去應力退火、化學分析、加熱、鍛造、鍛后處置、鍛后熱處理、機加工、無損檢測、性能熱處理，直到產(chǎn)品精加工交貨的全系統(tǒng)知識。遇到問題時，能運用熱力學原理去分析判別等。
鍛造壓合內(nèi)部孔洞性缺陷時,人們還是喜歡從應力的角度去考慮問題,常常把三向壓應力作為鍛合內(nèi)部孔洞的最有力條件。其實這并不是充分條件。為了避免坯料中心出現(xiàn)拉應力，使用上下平砧拔長時，需要砧寬比≧0.8才行；采用FM法拔長時,砧寬比必須≧0.77。這樣苛刻的條件，在大形鍛件的拔長過程中是很難實現(xiàn)的,況且使用太寬的砧子，壓機的能力也不夠。在砧下的剛性區(qū)，當砧寬比非常大時,還會產(chǎn)生RST效應的內(nèi)部撕裂,這時可能都處于三向壓應力狀態(tài)，但是這里的孔洞是不會閉合的。相反,在拉拔成形時的一向拉應力、兩向壓應力狀態(tài)，倒是很容易閉合內(nèi)部孔洞。另外,應力狀態(tài)只代表瞬間的情況，它在變形過程中是不斷變化的，也不可以累計和疊力口。所以,在鍛造過程中，三向壓應力狀態(tài)既難以控制,也難以計算。如果以孔洞閉合時的應力狀態(tài)為臨界條件，那肯定是不行的，因為這種瞬時的應力狀態(tài)到處都會出現(xiàn)。所以，僅從三向壓應力 角度上探討孔洞閉合的意義不大。
相反，應變狀態(tài)是可以疊加和累計計算的。為了使坯料中心的壓應變達到最大，使用上下平站拔長，砧寬比多0.51即可;采用FM法拔長時，砧寬比應≧0.4即可。所以，完全沒有必要去追求太大的砧寬比和三向壓應力狀態(tài)。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，孔洞閉合度A與最大壓應變&成線性關(guān)系，當某一方向的最大壓應變疊加達到一定值時，這里的孔洞就被完全壓合了。所以，在壓合內(nèi)部孔洞的過程中,壓應變起著主導作用。
鐓粗只作為輔助手段
拔長鍛造為三維變形,是壓合內(nèi)部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的最有效手段。鋼錠中的內(nèi)部孔洞性缺陷基本上是呈軸線方向分布的，這也是由于結(jié)晶方向所決定的。因此，垂直于鋼錠軸線方向的拔長變形能使孔洞盡快被壓合與焊合。同時，最大壓應變的方向往往也接近于拔長的壓下方向。所以,拔長鍛造是能使孔洞閉合的最短路徑。
鐓粗為軸對稱變形，也通常被學者們稱為“兩維半”變形。在鐓粗的開始階段，鋼錠心部的孔洞是往橫向擴展的，直至髙徑比達到1:1以下，孔洞才開始收縮。但是要壓合心部的孔洞，需要高徑比達到8:3以上。顯然，把鋼錠鐓成這樣扁的形狀是不可能、也沒有必要的。鐓粗可以增大坯料的截面積，實質(zhì)上是增大拔長的鍛比。但是，如果根據(jù)有效壓實法的工藝準則判別，在使用一定砧寬的條件下,鋼錠直接拔長就能夠滿足壓實鍛透的話，那就沒有必要進行鐓粗。只有在有效拔長趟數(shù)不足時,需要增大一點坯料的直徑，那么只要鐓粗到能夠滿足的直徑即可，完全沒有必要鐓粗得太大。因為那會延長拔長時間，降低生產(chǎn)效率。所以，在制定鍛造工藝時,鐓粗只是作為一種輔助手段。當然，在許多鍛件成形的過程中，鐓粗還是必不可少的。
在大型自由鍛造的工藝過程中，有兩個關(guān)鍵點是必須要首先考慮的:一是有效壓實鍛透;二是防止RST效應。
當鍛造工具與坯料的兩個方向的接觸尺寸都大于坯料高度時，在較大的變形條件下，就會發(fā)生內(nèi)部滑動撕裂效應，稱為RST效應。尤其在薄餅、薄板及細軸類鍛件中容易發(fā)生該現(xiàn)象。
因此，在編制工藝或?qū)Π嘟M進行培訓時，應強調(diào)砧寬比永遠小于1。并且，在編制薄餅和薄板類鍛件的工藝時，必須要給出成形前最后兩趟的限制性進砧寬度和壓下量程序。那么，當鍛件既已被壓實鍛透，致密度很高，又沒有內(nèi)部撕裂，鍛后處置及熱處理一切正常時，還出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，就只剩下原材料本身的問題了。
相反，應變狀態(tài)是可以疊加和累計計算的。為了使坯料中心的壓應變達到最大，使用上下平站拔長，砧寬比多0.51即可;采用FM法拔長時，砧寬比應≧0.4即可。所以，完全沒有必要去追求太大的砧寬比和三向壓應力狀態(tài)。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，孔洞閉合度A與最大壓應變&成線性關(guān)系，當某一方向的最大壓應變疊加達到一定值時，這里的孔洞就被完全壓合了。所以，在壓合內(nèi)部孔洞的過程中,壓應變起著主導作用。
鐓粗只作為輔助手段
拔長鍛造為三維變形,是壓合內(nèi)部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的最有效手段。鋼錠中的內(nèi)部孔洞性缺陷基本上是呈軸線方向分布的，這也是由于結(jié)晶方向所決定的。因此，垂直于鋼錠軸線方向的拔長變形能使孔洞盡快被壓合與焊合。同時，最大壓應變的方向往往也接近于拔長的壓下方向。所以,拔長鍛造是能使孔洞閉合的最短路徑。
在大型自由鍛造的工藝過程中，有兩個關(guān)鍵點是必須要首先考慮的:一是有效壓實鍛透;二是防止RST效應。
當鍛造工具與坯料的兩個方向的接觸尺寸都大于坯料高度時，在較大的變形條件下，就會發(fā)生內(nèi)部滑動撕裂效應，稱為RST效應。尤其在薄餅、薄板及細軸類鍛件中容易發(fā)生該現(xiàn)象。
因此，在編制工藝或?qū)Π嘟M進行培訓時，應強調(diào)砧寬比永遠小于1。并且，在編制薄餅和薄板類鍛件的工藝時，必須要給出成形前最后兩趟的限制性進砧寬度和壓下量程序。那么，當鍛件既已被壓實鍛透，致密度很高，又沒有內(nèi)部撕裂，鍛后處置及熱處理一切正常時，還出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，就只剩下原材料本身的問題了。
