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大型自由锻造技术研究

发布时间:2021-09-15 人气:

       从事大型自由锻造技术工作,需要具备一套完整的高温塑性变形理论基础和灵活的工艺思路,需要熟知钢锭的冶炼过程、浇注、去应力退火、化学分析、加热、锻造、锻后处置、锻后热处理、机加工、无损检测、性能热处理,直到产品精加工交货的全系统知识。遇到问题时,能运用热力学原理去分析判别等。
       锻造压合内部孔洞性缺陷时,人们还是喜欢从应力的角度去考虑问题,常常把三向压应力作为锻合内部孔洞的***有力条件。其实这并不是充分条件。为了避免坯料中心出现拉应力,使用上下平砧拔长时,需要砧宽比≧0.8才行;采用FM法拔长时,砧宽比必须≧0.77。这样苛刻的条件,在大形锻件的拔长过程中是很难实现的,况且使用太宽的砧子,压机的能力也不够。在砧下的刚性区,当砧宽比非常大时,还会产生RST效应的内部撕裂,这时可能都处于三向压应力状态,但是这里的孔洞是不会闭合的。相反,在拉拔成形时的一向拉应力、两向压应力状态,倒是很容易闭合内部孔洞。另外,应力状态只代表瞬间的情况,它在变形过程中是不断变化的,也不可以累计和叠力口。所以,在锻造过程中,三向压应力状态既难以控制,也难以计算。如果以孔洞闭合时的应力状态为临界条件,那肯定是不行的,因为这种瞬时的应力状态到处都会出现。所以,仅从三向压应力 角度上探讨孔洞闭合的意义不大。
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       相反,应变状态是可以叠加和累计计算的。为了使坯料中心的压应变达到***大,使用上下平站拔长,砧宽比多0.51即可;采用FM法拔长时,砧宽比应≧0.4即可。所以,完全没有必要去追求太大的砧宽比和三向压应力状态。研究结果还发现,孔洞闭合度A与***大压应变&成线性关系,当某一方向的***大压应变叠加达到一定值时,这里的孔洞就被完全压合了。所以,在压合内部孔洞的过程中,压应变起着主导作用。
镦粗只作为辅助手段

       拔长锻造为三维变形,是压合内部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的***有效手段。钢锭中的内部孔洞性缺陷基本上是呈轴线方向分布的,这也是由于结晶方向所决定的。因此,垂直于钢锭轴线方向的拔长变形能使孔洞尽快被压合与焊合。同时,***大压应变的方向往往也接近于拔长的压下方向。所以,拔长锻造是能使孔洞闭合的***短路径。
锻件
       镦粗为轴对称变形,也通常被学者们称为“两维半”变形。在镦粗的开始阶段,钢锭心部的孔洞是往横向扩展的,直至髙径比达到1:1以下,孔洞才开始收缩。但是要压合心部的孔洞,需要高径比达到8:3以上。显然,把钢锭镦成这样扁的形状是不可能、也没有必要的。镦粗可以增大坯料的截面积,实质上是增大拔长的锻比。但是,如果根据有效压实法的工艺准则判别,在使用一定砧宽的条件下,钢锭直接拔长就能够满足压实锻透的话,那就没有必要进行镦粗。只有在有效拔长趟数不足时,需要增大一点坯料的直径,那么只要镦粗到能够满足的直径即可,完全没有必要镦粗得太大。因为那会延长拔长时间,降低生产效率。所以,在制定锻造工艺时,镦粗只是作为一种辅助手段。当然,在许多锻件成形的过程中,镦粗还是必不可少的。
       在大型自由锻造的工艺过程中,有两个关键点是必须要首先考虑的:一是有效压实锻透;二是防止RST效应。
       当锻造工具与坯料的两个方向的接触尺寸都大于坯料高度时,在较大的变形条件下,就会发生内部滑动撕裂效应,称为RST效应。尤其在薄饼、薄板及细轴类锻件中容易发生该现象。
       因此,在编制工艺或对班组进行培训时,应强调砧宽比***小于1。并且,在编制薄饼和薄板类锻件的工艺时,必须要给出成形前***后两趟的限制性进砧宽度和压下量程序。那么,当锻件既已被压实锻透,致密度很高,又没有内部撕裂,锻后处置及热处理一切正常时,还出现的内部缺陷,就只剩下原材料本身的问题了。
 
 
 

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