大型鍛件的特殊鍛造法

鍛造法，全稱鍛造方法，主要是在鍛造過程中，為保證大鋼錠鍛造質(zhì)量而采用的一系列手段。主要控制參數(shù)有進(jìn)砧量、壓下量、翻轉(zhuǎn)角度等。目前世界上總結(jié)出了比較多的鍛造方法。最常見的有JTS鍛造法、WHF鍛造法、FM鍛造法、AVO鍛造法、KD鍛造法、LZ鍛造法等。原本這種溫度地域的分袂并無嚴(yán)酷的鴻溝，一樣平常地講，在有再結(jié)晶的溫度地域的鍛造叫熱鍛，不加熱在室溫下的鍛造叫冷鍛。

鍛鋼件進(jìn)行熱態(tài)鍛造的目的在于用壓力使鋼錠凝固過程中形成的內(nèi)部缺陷,如疏松、空洞被鍛合。近年米,根據(jù)核電、石油、化工設(shè)備設(shè)計上的要求,鍛件愈來愈大.銀造用鋼錠也愈來愈大型化,這樣來,如何利用能力有限的壓力達(dá)到疏松,空洞的鍛合,成為大鍛件制造上的重要課題。為適應(yīng)生產(chǎn)的需要,自70年代以來,國內(nèi)外大鍛件生產(chǎn)廠家不斷研究開發(fā)了一些新的鍛造方法。如FM鍛造法.KD鍛造法、FML鍛造法JTS鍛造法、TER鍛造法. SUF鍛造法和AVO鍛造法等,并已成功的用于生產(chǎn)。在解決這一問題方面取得了良好地效果。

這些方法,通過塑泥試驗,測量了鍛造過程中的內(nèi)部變形、應(yīng)力變化與分布,水壓機負(fù)載和變形情況,并通過計算機模報研究,在掌屋了鍛件心部的空隙鍛合和壓實的應(yīng)力-一應(yīng)變條件的基礎(chǔ)上,通過生產(chǎn)實踐檢驗證實都是可行的。

(一) FM鍛造法

FM法是避免產(chǎn)生曼內(nèi)斯顯效應(yīng),即鍛件心部不產(chǎn)生拉應(yīng)力的鍛造方法。

FM鍛造法坯料表面不頂冷,用普通上平砧和下平臺不對稱地鍛壓坯料，能有效地鍛合封閉孔洞.疏松缺陷而達(dá)到鍛透的目的。

當(dāng)上砧壓下時,坯料心部產(chǎn)生較大地靜水壓,而拉應(yīng)力只不過位于靠近下平臺的坯料完好層內(nèi),即屬于靜水壓為主導(dǎo)型的鍛造法。其所需壓機載荷是同等砧寬的普通平砧鍛造方法的1.4倍左右,在0.3<W/H<0.6的范圍內(nèi),FM法鍛造不會產(chǎn)生曼內(nèi)斯曼效應(yīng):拔長時的變形抗力隨著砧寬W的減小而減小。但當(dāng)W/H>0.6的情況下,FM法拔長和常規(guī)拔長相比，就幾乎沒有區(qū)別了。只有當(dāng)W1H的值不大以及由于鋼錠尺寸很大和壓機壓力有限，只能達(dá)到較小的進(jìn)給量比值時,采用FM法鍛造。

FML鍛造法是降低FM法壓機負(fù)荷的鍛造法.其砧子布置與FM法相同其上砧長度比料窄,下面的工具仍是大平臺。用小的壓下量、小的鍛造比和低的壓機載荷就可以有效地鍛合坯料內(nèi)部的空洞、疏松缺陷.

梯森、享利希公司1981年用一個435t的鋼錠，用FM法5火拔長鍛造成軸身直徑1 8A9mm.鍛件粗加工巫量200t的發(fā)電機軸。

利用FM法設(shè)造的工藝特點:

(1)采用180°翻轉(zhuǎn)雙面壓下工藝，中界閉合雙面壓下最為22.5%,臨界鍛比約為1, 5. 8其內(nèi)部孔醵閉合的臨界等效應(yīng)變=0. 35.

KD鍛造法是第一重型機器廠于1966年創(chuàng)遺的高溫擴散加熱寬砧大壓下量鍛造法。鋼錠在長時間的高溫下有足夠的塑性,然后用上平,下v形寬砧鍛遣轉(zhuǎn)子鍛件獲得成功。試驗證明采用上、下V形砧對于提高銀件表面金屬塑性、增加心部三向壓應(yīng)力水平、鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷.保證鍛件的同心度等方面均比上平、下v形砧有利。資料[119]對各種砧型進(jìn)行了全面研究,認(rèn)為開角a= 135的上下v形砧為最優(yōu).當(dāng)W/Di=0.6時,拔長的臨界壓下量14.6%，可以完全鍛合D%/5處的孔澗性缺陷.第一駕型機器廠采用135角的1200mm上下V形寬站的段造法，成功地應(yīng)用于大型支承輥和轉(zhuǎn)子鍛件的生產(chǎn)中。

WHF般造法也是一種寬砧強力壓下鍛造法。它與KD鍛造法的區(qū)別僅在于砧型不同,WHF法用的是上、下寬平砧。利用WHF法拔長,只有砧寬比達(dá)到0.68~0. 77.每次壓下變形量e為20%時,鍛件內(nèi)部的孔洞缺陷才能有效的銀合。但其拔長效率不如上下V形寬砧后者是前者的1.3倍。但平砧所需壓機噸位較小,工藝適應(yīng)性很廣,目前仍被廣泛應(yīng)用。

日本制鋼所用WHF法鍛遭了最大8400m支承輥，它用500t鋼錠整鍛而成130。第二重型機器廠用WHF法鍛造了600MW的電站轉(zhuǎn)子鍛件和大型支承輥。

KD鍛造法的工藝特點:

(1)其中心變形區(qū)較大，而且變形均勻。對中心部鍛造缺陷的鍛合有利,且不會產(chǎn)生偏心現(xiàn)象。

(2)位于水平軸線上的孔洞易閉合,平行于壓下方向軸線上的孔洞最難閉合,利用上、下v型砧撥長時,坯料應(yīng)翻轉(zhuǎn)90度。

(3)與WHF法相比能以較小的壓下量壓合所有Do/5區(qū)內(nèi)的孔洞缺陷,拔長效率。

WHF鍛造法的工藝特點:

(1)芯部孔洞的閉合過程是沿著圓一橢圓一騅一線的方式逐漸閉合的,閉合后線段的長度與原始孔徑的比約為3.2。

(2)須采用錯砧鍛造,錯砧時有效砧寬應(yīng)覆I蓋全長,才能夠鍛合芯部。5區(qū)域內(nèi)的孔隙缺陷。

(三) JTS鍛造法

JTS鍛造法又稱中心壓實法或降溫鍛造法.硬殼鍛造法.它是8本室藍(lán)制鋼所館野萬吉和鹿野昭于1958年發(fā)明的。第- 重型機器廠在1974~1978年間對該方法進(jìn)行了大量的實驗。

JTS法的實質(zhì)是將高溫的坯料表面冷卻(如噴水霧,吹風(fēng)等)至終鍛溫度，而坯料心部仍然處于高溫，與表面形成250~350C的溫差.由于外冷內(nèi)熱，金屬表、里的變形抗力也就不同.施慶時,外面的硬殼好像模具--樣,而坯料內(nèi)部受到三向壓應(yīng)力的作用,心部的缺陷得以鍛合。