大型鍛件的鍛造工藝
大型鍛件一般應(yīng)用在大型機(jī)械的關(guān)鍵部位，由于工作環(huán)境惡劣，受力復(fù)雜多變，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)大型鍛件的質(zhì)量要求很高。大鍛件由鋼錠直接鍛造成形，生產(chǎn)大型鍛件時(shí)，即使采用先進(jìn)的冶金技術(shù)，鋼錠內(nèi)部也不可避免存在微裂紋、疏松、縮孔、偏析等缺陷，嚴(yán)重影響鍛件的質(zhì)量，為了消除這些缺陷，提高鍛件質(zhì)量，就必須改進(jìn)鍛造工藝，選用合理的鍛造工藝參數(shù)。接下來(lái)我們就來(lái)說(shuō)三種大型鍛件的鍛造工藝。
一、 鐓粗工藝
在大型鍛件的自由鍛生產(chǎn)中，鐓粗是一個(gè)非常主要的變形工序。鐓粗工藝參數(shù)的合理選擇，對(duì)大鍛件的質(zhì)量起著決定性的作用。反復(fù)的鐓拔不但可以提高坯料的鍛造比，同時(shí)也可以破碎合金鋼中的碳化物，達(dá)到均勻分布的目的；還可以提高鍛件的橫向力學(xué)性能，減小力學(xué)性能的異向性。
大型餅類鍛件和寬板鍛件都是以鐓粗為主要變形，且鐓粗的變形量很大，但是目前該類鍛件的超聲波探傷廢品率很高，主要因?yàn)閮?nèi)部出現(xiàn)了橫向內(nèi)裂層缺陷，然而現(xiàn)行的工藝?yán)碚搶?duì)此不能解釋。為此，從90年代開(kāi)始，中國(guó)學(xué)者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)真研究，從主變形區(qū)以及被動(dòng)變形區(qū)理論出發(fā)，對(duì)鐓粗理論進(jìn)行深入研究。提出了平板鐓粗時(shí)剛塑性力學(xué)模型的拉應(yīng)力理論以及靜水應(yīng)力力學(xué)模型的切應(yīng)力理論，與此同時(shí)還進(jìn)行了大量的定性物理模擬實(shí)驗(yàn)，并利用廣義滑移線法和力學(xué)分塊法來(lái)求解分析工件內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，大量數(shù)據(jù)證明了該理論的合理性和正確性，揭示了利用普通平板鐓粗圓柱體時(shí)其內(nèi)部應(yīng)力的分布規(guī)律，進(jìn)而提出了錐形板鐓粗新工藝，建立了方柱體鐓粗的剛塑性力學(xué)模型。
二、拔長(zhǎng)工藝
拔長(zhǎng)是大型軸類鍛件鍛造過(guò)程中必須的一道工序，也是影響鍛件質(zhì)量的主要工序，通過(guò)拔長(zhǎng)工序使坯料截面積減小，長(zhǎng)度增加，同時(shí)也起到打碎粗晶、鍛合內(nèi)部疏松與孔洞、細(xì)化鑄態(tài)組織等作用，從而獲得均質(zhì)致密的高質(zhì)量鍛件。在研究平砧拔長(zhǎng)工藝的同時(shí)，人們逐步開(kāi)始認(rèn)識(shí)到大鍛件內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)對(duì)鍛合內(nèi)部缺陷的重要性，從普通的上下平砧拔長(zhǎng)，發(fā)展到上平砧下 V 型砧拔長(zhǎng)以及上下 V 型砧拔長(zhǎng)，再到后來(lái)通過(guò)改變拔長(zhǎng)砧形和工藝條件，又提出了WHF鍛造法、KD鍛造法、FM鍛造法、JTS鍛造法、FML鍛造法、TER 鍛造法、SUF鍛造法以及新FM鍛造法，這些方法都己經(jīng)應(yīng)用于大鍛件生產(chǎn)，并且取得較好的效果。
三、 胎模鍛造工藝
胎模鍛造就是直接用坯料或者先經(jīng)過(guò)自由鍛把坯料預(yù)鍛成胎鍛所需的形狀與尺寸，而后在自由鍛設(shè)備上利用胎模進(jìn)行終鍛成形的鍛造方法，胎模鍛除了需要上下平砧及通用鍛造工具外，還需要專用的胎模。胎模不固定在鍛造設(shè)備上，當(dāng)使用時(shí)就放在設(shè)備的下平砧上，不用時(shí)就卸下來(lái)，使用方便，不需要安裝、大大節(jié)省了試模的時(shí)間，工藝操作靈活多樣；由于金屬變形始終在模膛內(nèi)完成，鍛件形狀及尺寸主要有胎模保證，所以可以獲得形狀復(fù)雜以及尺寸要求準(zhǔn)確的鍛件，而且所需加熱的火次及變形工序也減少，因此不但提高了金屬材料利用率，而且減少機(jī)械加工工時(shí)，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從鍛件質(zhì)量方面來(lái)說(shuō)，在成型過(guò)程時(shí)由于模具的作用，金屬變形受到限制，鍛造出來(lái)的鍛件組織致密，鍛件質(zhì)量相對(duì)較好，表面質(zhì)量也較好，機(jī)加工余量也很小，材料的利用率大大提高，生產(chǎn)效率也比較高，而且能夠鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件；而且還可以在小型設(shè)備上生產(chǎn)大型鍛件，還可以做到局部成型，基于以上優(yōu)點(diǎn)，胎模鍛造已經(jīng)受到很多廠家的重視和青睞。
大型鍛件鍛造不僅要滿足所需零件形狀和尺寸，而且重要的是破碎鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒、均勻組織、鍛合縮孔、氣孔和縮松等缺陷，提高鍛件內(nèi)部質(zhì)量。鋼錠尺寸愈大，鋼錠中的缺陷也愈嚴(yán)重，鍛造改善缺陷愈困難，進(jìn)而增加了鍛造難度。在鍛造過(guò)程中，鐓粗和拔長(zhǎng)是基本的工序，也是不可缺少的工序，對(duì)于具有特殊外形的鍛件來(lái)說(shuō)，胎模鍛造也較為常用。
