薄壁长套锻件拔长影响因素分析

2020-12-22 15:22 admin
   大型薄壁长套类锻件在大型自由锻领域中成形难度较大,主要体现在芯轴拔长过程中金属沿轴向流动阻力大 ,拔长效率低 ,增加了锻造时的加热次数和动能消耗 。 目前 ,公司所生产的薄壁长套类锻件壁厚范围一般为1l0~150mm,相对壁厚t/d<O.1(其中t为管模壁厚 ,d为内孔直径 ),而且t/d值越小 ,芯轴拔长效率越低 ,越不利于锻件拔长 。以下对影响金属流动的关键因素进行了理论分析和仿真模拟.
   薄壁长套类锻件进行芯轴拔长时,坯料被上下砧压缩的区域为变形区 ,左右两侧金属为外端。变形区域分为 A、B两 区,A区为直接受力区 ,B区为间接受力区,B区受力与变形主要由A区引起的。A区金属沿轴向流动时借助外端的作用拉着B区金属一起伸长 ;而A区金属沿切向流动时受到外端限制 ,因此芯轴拔长时外端金属起着重要作用。外端对A区金属切向流动的限制越强,越有利于变形区金属的轴向伸长,反之则不利于变形金 属的轴向流动。在实际生产中,薄壁长套类锻件集中在中小规 格,壁薄,相对壁厚小,极不利于芯轴拔长成形。因此,如何限制金属切向流动、降低金属轴向流动阻力显得尤为重要。以下分别从拔长压下量、V砧夹 角及拔长送进量3个关键因素进行模拟分析.
    芯轴拔长过程中,每锤采用不同压下量对坯料变形影响情况进行了仿真模拟,每锤压下量分别采 用90、140、190 mm,每次压下后坯料旋转45g。模拟分析发现,压下量较小时,内孔畸变程度较小,随着压下量的增大,内孔畸变程度相应增大,内孔出现折叠的趋势愈发明显。当压下量为90mm时,坯料变形量较小,内孔几乎没有出现畸变,近似圆形压下量为140mm时,坯料内孔出现较大畸变,但仍然呈规则形状,近似椭圆形;压下量为190mm时,坯料变形量较大,内孔畸变增加,呈现不规则形状,且局部出现折叠的趋势急剧增加。综合模拟仿真情况并结合生产实际分析,压下量较小时易于保证锻件质量,但不利于锻件拔长, 必然增加加热次数、浪费动能,生产效率低;压下童 较大时,拔长效率高,但随着压下量的增大,内孔容易出现折伤,锻件质量不稳定。因此对于这类小薄壁长套类锻件成形成品阶段每锤压下量按照90~ 140mm范围内进行控制较为适宜。
   薄壁长套类锻件拔长过程中V砧夹角对金属流 动影响较为明显,通过对不同V砧角度进行模拟分 析发现,采用较小V砧夹角时,金属轴向流动阻力较 小,流动速率较快,随着夹角的增大,轴向金属流动速率急剧降低,采用95夹角时,V砧对坯料径向金属流动限制作用较强,流动阻力较 大,更有利于金属的轴向流动,最大流动速率约为 0.971 mm/s;采用115°夹角时,V砧对坯料径向金属 流动限制逐渐减弱,轴向金属流动速度慢,最大流动速率约为0.835 mm/s。夹角较小时V砧对坯料径向金属流动限制较强,提高了金属轴向流动速率,但结合实际生产,过小的V砧夹角降低了工装通用性,也不利于生产组织;夹角较大时金属轴向流动速率 慢,不利于拔长。因此对于中小薄壁长套类锻件在工装设计时V砧夹角按照100°~105°较为适宜。
   通过采用刚粘塑性有限元法对薄壁长套锻件 拔长成形进行仿真分析,研究结果表明:(1)运用模拟手段研究了压下量、V砧夹角和送进量对薄壁长套类锻件拔长影响规律,并结合经验和试验获得了合理的工艺参数。(2)实际生产结果表明,分析提出的工艺参数很好地解决了拔长效率低的问题。

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