大型自由锻造技术研究
2021-09-15 17:18
锻造厂
从事大型自由锻造技术工作，需要具备一套完整的高温塑性变形理论基础和灵活的工艺思路,需要熟知钢锭的冶炼过程、浇注、去应力退火、化学分析、加热、锻造、锻后处置、锻后热处理、机加工、无损检测、性能热处理，直到产品精加工交货的全系统知识。遇到问题时，能运用热力学原理去分析判别等。
锻造压合内部孔洞性缺陷时,人们还是喜欢从应力的角度去考虑问题,常常把三向压应力作为锻合内部孔洞的最有力条件。其实这并不是充分条件。为了避免坯料中心出现拉应力，使用上下平砧拔长时，需要砧宽比≧0.8才行；采用FM法拔长时,砧宽比必须≧0.77。这样苛刻的条件，在大形锻件的拔长过程中是很难实现的,况且使用太宽的砧子，压机的能力也不够。在砧下的刚性区，当砧宽比非常大时,还会产生RST效应的内部撕裂,这时可能都处于三向压应力状态，但是这里的孔洞是不会闭合的。相反,在拉拔成形时的一向拉应力、两向压应力状态，倒是很容易闭合内部孔洞。另外,应力状态只代表瞬间的情况，它在变形过程中是不断变化的，也不可以累计和叠力口。所以,在锻造过程中，三向压应力状态既难以控制,也难以计算。如果以孔洞闭合时的应力状态为临界条件，那肯定是不行的，因为这种瞬时的应力状态到处都会出现。所以，仅从三向压应力 角度上探讨孔洞闭合的意义不大。
相反，应变状态是可以叠加和累计计算的。为了使坯料中心的压应变达到最大，使用上下平站拔长，砧宽比多0.51即可;采用FM法拔长时，砧宽比应≧0.4即可。所以，完全没有必要去追求太大的砧宽比和三向压应力状态。研究结果还发现，孔洞闭合度A与最大压应变&成线性关系，当某一方向的最大压应变叠加达到一定值时，这里的孔洞就被完全压合了。所以，在压合内部孔洞的过程中,压应变起着主导作用。
镦粗只作为辅助手段
拔长锻造为三维变形,是压合内部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的最有效手段。钢锭中的内部孔洞性缺陷基本上是呈轴线方向分布的，这也是由于结晶方向所决定的。因此，垂直于钢锭轴线方向的拔长变形能使孔洞尽快被压合与焊合。同时，最大压应变的方向往往也接近于拔长的压下方向。所以,拔长锻造是能使孔洞闭合的最短路径。
镦粗为轴对称变形，也通常被学者们称为“两维半”变形。在镦粗的开始阶段，钢锭心部的孔洞是往横向扩展的，直至髙径比达到1:1以下，孔洞才开始收缩。但是要压合心部的孔洞，需要高径比达到8:3以上。显然，把钢锭镦成这样扁的形状是不可能、也没有必要的。镦粗可以增大坯料的截面积，实质上是增大拔长的锻比。但是，如果根据有效压实法的工艺准则判别，在使用一定砧宽的条件下,钢锭直接拔长就能够满足压实锻透的话，那就没有必要进行镦粗。只有在有效拔长趟数不足时,需要增大一点坯料的直径，那么只要镦粗到能够满足的直径即可，完全没有必要镦粗得太大。因为那会延长拔长时间，降低生产效率。所以，在制定锻造工艺时,镦粗只是作为一种辅助手段。当然，在许多锻件成形的过程中，镦粗还是必不可少的。
在大型自由锻造的工艺过程中，有两个关键点是必须要首先考虑的:一是有效压实锻透;二是防止RST效应。
当锻造工具与坯料的两个方向的接触尺寸都大于坯料高度时，在较大的变形条件下，就会发生内部滑动撕裂效应，称为RST效应。尤其在薄饼、薄板及细轴类锻件中容易发生该现象。
因此，在编制工艺或对班组进行培训时，应强调砧宽比永远小于1。并且，在编制薄饼和薄板类锻件的工艺时，必须要给出成形前最后两趟的限制性进砧宽度和压下量程序。那么，当锻件既已被压实锻透，致密度很高，又没有内部撕裂，锻后处置及热处理一切正常时，还出现的内部缺陷，就只剩下原材料本身的问题了。
相反，应变状态是可以叠加和累计计算的。为了使坯料中心的压应变达到最大，使用上下平站拔长，砧宽比多0.51即可;采用FM法拔长时，砧宽比应≧0.4即可。所以，完全没有必要去追求太大的砧宽比和三向压应力状态。研究结果还发现，孔洞闭合度A与最大压应变&成线性关系，当某一方向的最大压应变叠加达到一定值时，这里的孔洞就被完全压合了。所以，在压合内部孔洞的过程中,压应变起着主导作用。
镦粗只作为辅助手段
拔长锻造为三维变形,是压合内部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的最有效手段。钢锭中的内部孔洞性缺陷基本上是呈轴线方向分布的，这也是由于结晶方向所决定的。因此，垂直于钢锭轴线方向的拔长变形能使孔洞尽快被压合与焊合。同时，最大压应变的方向往往也接近于拔长的压下方向。所以,拔长锻造是能使孔洞闭合的最短路径。
在大型自由锻造的工艺过程中，有两个关键点是必须要首先考虑的:一是有效压实锻透;二是防止RST效应。
当锻造工具与坯料的两个方向的接触尺寸都大于坯料高度时，在较大的变形条件下，就会发生内部滑动撕裂效应，称为RST效应。尤其在薄饼、薄板及细轴类锻件中容易发生该现象。
因此，在编制工艺或对班组进行培训时，应强调砧宽比永远小于1。并且，在编制薄饼和薄板类锻件的工艺时，必须要给出成形前最后两趟的限制性进砧宽度和压下量程序。那么，当锻件既已被压实锻透，致密度很高，又没有内部撕裂，锻后处置及热处理一切正常时，还出现的内部缺陷，就只剩下原材料本身的问题了。
