大型餅形鍛件成形工藝研究

發(fā)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(qū)域存在剛性變形區(qū)。剛性變形區(qū)內(nèi)金屬的變形量較小,不利于鍛件內(nèi)部疏松、空洞的鍛合。為了增加該剛性變形區(qū)內(nèi)金屬的變形量,縮小剛性區(qū)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(zhuǎn)壓下工藝。首先，利用數(shù)值模擬技術(shù)完成鐓粗成形餅形鍛件工藝的數(shù)值模擬計算，分析不同鐓粗鍛比時餅形件內(nèi)部的變形量分布。然后，進(jìn)行“鐓粗+旋轉(zhuǎn)壓下”成形餅形鍛件工藝的數(shù)值模擬。***后,通過模擬結(jié)果對比，分析增加旋轉(zhuǎn)壓下工藝對餅形件上、下端面附近區(qū)域變形量的影響。

鐓粗工藝數(shù)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(jìn)行餅形鍛件成形工藝的數(shù)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(nèi)部的變形情況，截取了數(shù)值模擬結(jié)果中不同壓下量時坯料軸截面內(nèi)的等效應(yīng)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(nèi)部的變形分析
采用不同鍛比鐓粗時，坯料軸截面內(nèi)的等效隨著鐓粗鍛比的增大，鍛件內(nèi)部的等效應(yīng)變總體逐漸增大，即變形量逐漸增大。當(dāng) 7=2時，除上下端面附近以外，鍛件其余部位的等效應(yīng)變均達(dá)到了 0.8以上。但由于坯料與上、下鐓粗板接觸區(qū)附近剛性變形區(qū)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(yīng)變小于0.4的小變形區(qū)。
旋轉(zhuǎn)壓下工藝方案
為了減少剛性變形區(qū)的范圍，采用“鐓粗+ 旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)壓下時，每次旋轉(zhuǎn)工作臺帶動鍛件轉(zhuǎn)動30°~40%旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)壓下工藝過程數(shù)值模擬
將坯料放置到旋轉(zhuǎn)工作臺上，采用上平砧進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓下。旋轉(zhuǎn)壓下過程。
旋轉(zhuǎn)壓下過程中坯料內(nèi)部的變形分析
旋轉(zhuǎn)壓下過程中，坯料軸截面內(nèi)部的等效應(yīng),坯料完成兩個端面旋轉(zhuǎn)壓下后,等效應(yīng)變小于0.4的變形區(qū)只體現(xiàn)在鍛件表層。
兩種工藝方案得到的鍛件軸截面內(nèi)的等效應(yīng)變進(jìn)行對比可以看出，“鐓粗+旋轉(zhuǎn)壓下”工藝提高了餅形鍛件近端面區(qū)域的變形量,基本消除了中鍛件內(nèi)部等效應(yīng)變小于0.4的變形區(qū)，使得鍛件剛性變形區(qū)的范圍明顯減少。
兩種工藝鍛件內(nèi)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(nèi)部變形量進(jìn)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(diào)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(shù)值模擬技術(shù)完成了“鐓粗”和“鐓粗+旋轉(zhuǎn)壓下”兩種工藝方案成形大型餅形鍛件的數(shù)值模擬。通過對數(shù)值模擬結(jié)果中鍛件內(nèi)部變形量進(jìn)行對比可以看出，與僅采用“鐓粗”工藝相比，采用“鐓粗+旋轉(zhuǎn)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(nèi)部晶粒細(xì)化,達(dá)到提高餅形鍛件調(diào)制后性能的目的。

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