大型餅形鍛件成形工藝研究

發布時間：2021-04-28 人氣：

鐓粗是大型餅形鍛件鍛造成形的主要工序之一。鐓粗時,坯料與上、下鐓粗板接觸的端部附近區域存在剛性變形區。剛性變形區內金屬的變形量較小,不利于鍛件內部疏松、空洞的鍛合。為了增加該剛性變形區內金屬的變形量,縮小剛性區范圍，本文在餅形件鐓粗成形工序后增加了鍛件上、下端面旋轉壓下工藝。首先，利用數值模擬技術完成鐓粗成形餅形鍛件工藝的數值模擬計算，分析不同鐓粗鍛比時餅形件內部的變形量分布。然后，進行“鐓粗+旋轉壓下”成形餅形鍛件工藝的數值模擬。***后,通過模擬結果對比，分析增加旋轉壓下工藝對餅形件上、下端面附近區域變形量的影響。

鐓粗工藝數值模擬模型的建立
大型柱狀坯料鐓粗時,通常采用鐓粗鍛比表征坯料的變形量大小。鐓粗鍛比y =鐓粗前坯料高度H/鐓粗后坯料高度丑'。7值越大，表示鍛件整體變形量越大。采用上、下平鐓粗板進行餅形鍛件成形工藝的數值模擬。鐓粗前坯料尺寸為0650 mm x HI 550 mm，餅形件成形后的高度為H' =320 mm, 鍛比₇ = 1 550/320«4.8。
為了考察不同壓下量時
坯料內部的變形情況，截取了數值模擬結果中不同壓下量時坯料軸截面內的等效應變分布圖，該過程可視為成形不同鐓粗鍛比餅形件的過程。不同鐓粗鍛比y與坯料鐓粗后高度/T。
不同鐓粗比鍛件內部的變形分析
采用不同鍛比鐓粗時，坯料軸截面內的等效隨著鐓粗鍛比的增大，鍛件內部的等效應變總體逐漸增大，即變形量逐漸增大。當 7=2時，除上下端面附近以外，鍛件其余部位的等效應變均達到了 0.8以上。但由于坯料與上、下鐓粗板接觸區附近剛性變形區的存在,y從2 至4. 8的鐓粗過程中，鍛件上、下端面靠近中心軸附近始終存在等效應變小于0.4的小變形區。
旋轉壓下工藝方案
為了減少剛性變形區的范圍，采用“鐓粗+ 旋轉壓下”工藝鍛造餅形鍛件。即在鐓粗工序后采用上、下端面旋轉壓下工藝***終完成鍛件成形。
具體工藝如下：
坯料鐓粗至“鍛件高度+200 mm”時，停止鐓祖,而后采用旋壓工藝完成***后200 mm的壓下，針對本文餅形鍛件，坯料從0650 mm X HI 550 mm尺寸鐓粗至高度520 mm時停止鐓粗，而后采用旋壓工藝***終成形高度為320 mm 的餅形鍛件。
旋轉壓下時，每次旋轉工作臺帶動鍛件轉動30°~40%旋轉壓下共分為4道次：第1道次和第2道次旋壓坯料上端面，每次壓下量50 mm;而后，將坯料翻轉180°，旋壓坯料下端面，第3道次旋壓量50 mm,第4道次壓下量視鍛件情況確定，保證***終餅形鍛件成形后高度為320mm

轉壓下工藝過程數值模擬
將坯料放置到旋轉工作臺上，采用上平砧進行旋轉壓下。旋轉壓下過程。
旋轉壓下過程中坯料內部的變形分析
旋轉壓下過程中，坯料軸截面內部的等效應,坯料完成兩個端面旋轉壓下后,等效應變小于0.4的變形區只體現在鍛件表層。
兩種工藝方案得到的鍛件軸截面內的等效應變進行對比可以看出，“鐓粗+旋轉壓下”工藝提高了餅形鍛件近端面區域的變形量,基本消除了中鍛件內部等效應變小于0.4的變形區，使得鍛件剛性變形區的范圍明顯減少。
兩種工藝鍛件內部變形量對比
針對兩種成形方案，選取特征位置對餅形件成形后的內部變形量進行對比，特征點位置。餅形件的主鍛造方向為徑向，PI、P2和 P3為鍛件調制后性能試料的取樣位置。P4為餅形件端部附近接近中心軸位置。
本文利用數值模擬技術完成了“鐓粗”和“鐓粗+旋轉壓下”兩種工藝方案成形大型餅形鍛件的數值模擬。通過對數值模擬結果中鍛件內部變形量進行對比可以看出，與僅采用“鐓粗”工藝相比，采用“鐓粗+旋轉壓下”工藝鍛造餅形件可以使鍛件上、下端面附近金屬的變形量增大，有利于鍛件內部晶粒細化,達到提高餅形鍛件調制后性能的目的。

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