我們是鋁合金鍛造廠,從事大型鍛件鍛造技術工作,主營各種材質鍛件,25年鍛造經驗。鍛造壓合內部孔洞性缺陷時,人們還是喜歡從應力的角度去考慮問題,常常把三向壓應力作為鍛合內部孔洞的最有力條件。其實這并不是充分條件。為了避免坯料中心出現(xiàn)拉應力,使用上下平砧拔長時,需要砧寬比≧0.8才行;采用FM法拔長時,砧寬比必須≧0.77。這樣苛刻的條件,在大型鍛件的拔長過程中是很難實現(xiàn)的,況且使用太寬的砧子,壓機的能力也不夠。在砧下的剛性區(qū),當砧寬比非常大時,還會產生RST效應的內部撕裂,這時可能都處于三向壓應力狀態(tài),但是這里的孔洞是不會閉合的。相反,在拉拔成形時的一向拉應力、兩向壓應力狀態(tài),倒是很容易閉合內部孔洞。另外,應力狀態(tài)只代表瞬間的情況,它在變形過程中是不斷變化的,也不可以累計和疊力口。所以,在鍛造過程中,三向壓應力狀態(tài)既難以控制,也難以計算。如果以孔洞閉合時的應力狀態(tài)為臨界條件,那肯定是不行的,因為這種瞬時的應力狀態(tài)到處都會出現(xiàn)。所以,僅從三向壓應力 角度上探討孔洞閉合的意義不大。
相反,應變狀態(tài)是可以疊加和累計計算的。為了使坯料中心的壓應變達到最大,使用上下平站拔長,砧寬比多0.51即可;采用FM法拔長時,砧寬比應≧0.4即可。所以,完全沒有必要去追求太大的砧寬比和三向壓應力狀態(tài)。研究結果還發(fā)現(xiàn),孔洞閉合度A與最大壓應變&成線性關系,當某一方向的最大壓應變疊加達到一定值時,這里的孔洞就被完全壓合了。所以,在壓合內部孔洞的過程中,壓應變起著主導作用。
鐓粗只作為輔助手段,拔長鍛造為三維變形,是壓合內部孔洞、破碎粗晶、改善偏析的最有效手段。鋼錠中的內部孔洞性缺陷基本上是呈軸線方向分布的,這也是由于結晶方向所決定的。因此,垂直于鋼錠軸線方向的拔長變形能使孔洞盡快被壓合與焊合。同時,最大壓應變的方向往往也接近于拔長的壓下方向。所以,拔長鍛造是能使孔洞閉合的最短路徑。
鐓粗為軸對稱變形,也通常被學者們稱為兩維半變形。在鐓粗的開始階段,鋼錠心部的孔洞是往橫向擴展的,直至髙徑比達到1:1以下,孔洞才開始收縮。但是要壓合心部的孔洞,需要高徑比達到8:3以上。顯然,把鋼錠鐓成這樣扁的形狀是不可能、也沒有必要的。鐓粗可以增大坯料的截面積,實質上是增大拔長的鍛比。但是,如果根據(jù)有效壓實法的工藝準則判別,在使用一定砧寬的條件下,鋼錠直接拔長就能夠滿足壓實鍛透的話,那就沒有必要進行鐓粗。只有在有效拔長趟數(shù)不足時,需要增大一點坯料的直徑,那么只要鐓粗到能夠滿足的直徑即可,完全沒有必要鐓粗得太大。因為那會延長拔長時間,降低生產效率。
所以,在制定鍛造工藝時,鐓粗只是作為一種輔助手段。當然,在許多鍛件成形的過程中,鐓粗還是必不可少的。在大型自由鍛造的工藝過程中,有兩個關鍵點是必須要首先考慮的:一是有效壓實鍛透;二是防止RST效應。當鍛造工具與坯料的兩個方向的接觸尺寸都大于坯料高度時,在較大的變形條件下,就會發(fā)生內部滑動撕裂效應,稱為RST效應。尤其在薄餅、薄板及細軸類鍛件中容易發(fā)生該現(xiàn)象。因此,在編制工藝或對班組進行培訓時,應強調砧寬比永遠小于1。并且,在編制薄餅和薄板類鍛件的工藝時,必須要給出成形前最后兩趟的限制性進砧寬度和壓下量程序。那么,當鍛件既已被壓實鍛透,致密度很高,又沒有內部撕裂,鍛后處置及熱處理一切正常時,還出現(xiàn)的內部缺陷,就只剩下原材料本身的問題了。