大型饼形锻件成形工艺研究

发布时间：2021-04-28 人气：

镦粗是大型饼形锻件锻造成形的主要工序之一。镦粗时,坯料与上、下镦粗板接触的端部附近区域存在刚性变形区。刚性变形区内金属的变形量较小,不利于锻件内部疏松、空洞的锻合。为了增加该刚性变形区内金属的变形量,缩小刚性区范围，本文在饼形件镦粗成形工序后增加了锻件上、下端面旋转压下工艺。首先，利用数值模拟技术完成镦粗成形饼形锻件工艺的数值模拟计算，分析不同镦粗锻比时饼形件内部的变形量分布。然后，进行“镦粗+旋转压下”成形饼形锻件工艺的数值模拟。***后,通过模拟结果对比，分析增加旋转压下工艺对饼形件上、下端面附近区域变形量的影响。

镦粗工艺数值模拟模型的建立
大型柱状坯料镦粗时,通常采用镦粗锻比表征坯料的变形量大小。镦粗锻比y =镦粗前坯料高度H/镦粗后坯料高度丑'。7值越大，表示锻件整体变形量越大。采用上、下平镦粗板进行饼形锻件成形工艺的数值模拟。镦粗前坯料尺寸为0650 mm x HI 550 mm，饼形件成形后的高度为H' =320 mm, 锻比₇ = 1 550/320«4.8。
为了考察不同压下量时
坯料内部的变形情况，截取了数值模拟结果中不同压下量时坯料轴截面内的等效应变分布图，该过程可视为成形不同镦粗锻比饼形件的过程。不同镦粗锻比y与坯料镦粗后高度/T。
不同镦粗比锻件内部的变形分析
采用不同锻比镦粗时，坯料轴截面内的等效随着镦粗锻比的增大，锻件内部的等效应变总体逐渐增大，即变形量逐渐增大。当 7=2时，除上下端面附近以外，锻件其余部位的等效应变均达到了 0.8以上。但由于坯料与上、下镦粗板接触区附近刚性变形区的存在,y从2 至4. 8的镦粗过程中，锻件上、下端面靠近中心轴附近始终存在等效应变小于0.4的小变形区。
旋转压下工艺方案
为了减少刚性变形区的范围，采用“镦粗+ 旋转压下”工艺锻造饼形锻件。即在镦粗工序后采用上、下端面旋转压下工艺***终完成锻件成形。
具体工艺如下：
坯料镦粗至“锻件高度+200 mm”时，停止镦祖,而后采用旋压工艺完成***后200 mm的压下，针对本文饼形锻件，坯料从0650 mm X HI 550 mm尺寸镦粗至高度520 mm时停止镦粗，而后采用旋压工艺***终成形高度为320 mm 的饼形锻件。
旋转压下时，每次旋转工作台带动锻件转动30°~40%旋转压下共分为4道次：第1道次和第2道次旋压坯料上端面，每次压下量50 mm;而后，将坯料翻转180°，旋压坯料下端面，第3道次旋压量50 mm,第4道次压下量视锻件情况确定，保证***终饼形锻件成形后高度为320mm

转压下工艺过程数值模拟
将坯料放置到旋转工作台上，采用上平砧进行旋转压下。旋转压下过程。
旋转压下过程中坯料内部的变形分析
旋转压下过程中，坯料轴截面内部的等效应,坯料完成两个端面旋转压下后,等效应变小于0.4的变形区只体现在锻件表层。
两种工艺方案得到的锻件轴截面内的等效应变进行对比可以看出，“镦粗+旋转压下”工艺提高了饼形锻件近端面区域的变形量,基本消除了中锻件内部等效应变小于0.4的变形区，使得锻件刚性变形区的范围明显减少。
两种工艺锻件内部变形量对比
针对两种成形方案，选取特征位置对饼形件成形后的内部变形量进行对比，特征点位置。饼形件的主锻造方向为径向，PI、P2和 P3为锻件调制后性能试料的取样位置。P4为饼形件端部附近接近中心轴位置。
本文利用数值模拟技术完成了“镦粗”和“镦粗+旋转压下”两种工艺方案成形大型饼形锻件的数值模拟。通过对数值模拟结果中锻件内部变形量进行对比可以看出，与仅采用“镦粗”工艺相比，采用“镦粗+旋转压下”工艺锻造饼形件可以使锻件上、下端面附近金属的变形量增大，有利于锻件内部晶粒细化,达到提高饼形锻件调制后性能的目的。

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