大型鍛件一般用鋼錠直接鍛造成形,由于鋼錠內(nèi)存在大量鑄造缺陷,如偏析、疏松、夾雜等,而且鋼錠越大,缺陷越嚴重,這給鍛造生產(chǎn)帶來了極大的困難。在這種情況下,如何保證鍛件的質(zhì)量和性能則是這類鍛件生產(chǎn)的關鍵。因此,大鍛件鍛造的任務不僅是要得到一定形狀和尺寸的鍛件,更重要的是通過鍛造工藝破碎鋼畢的鑄態(tài)組織,焊合鋼錠內(nèi)部的疏松、裂紋、氣孔等缺陷,改善第二相化合物及非金屬夾在物在鋼中的分布,以提高其力學性能。

   對于大型軸類鍛件，首先要鍛合內(nèi)部空洞型缺陷,防止新的裂紋產(chǎn)生,以滿足超聲波探傷的技術要求;其次要滿足鍛件對力學性能的不同要求。    

1.鍛造變形對鍛件力學性能異向性的影響

   鍛造鋼錠時,當樹枝晶沿著主變形方向變形的同時,晶界上夾雜物和化合物的形態(tài)也隨著發(fā)生變化。其中脆性的硅酸鹽,氧化物﹑碳化物和氮化物等在變形時被破碎,順著金屬主變形方向伸長,呈帶狀分布,形成纖維組織(或稱流線)。大多數(shù)類型的雜質(zhì)和化合物再結晶后,沿主變形流動方向的分布不發(fā)生改變,而使金屬組織具有-定的方向性。

   流線在段件中的分布狀況直接影響著力學性能的異向性。而鍛件的流線分布又取決于鍛造的變形工藝。因此,在制訂鍛件的鍛造變形工藝時,應根據(jù)零件的受力和破壞情況,正確控制鍛件的流線分布。

   對以軸向受載為主的鍛件,如水壓機立柱,在鍛造時,要形成以軸向纖維為主的纖維流向;對以切向受載為主的鍛件,如扭力軸,在鍛造時,要形成以徑向纖維為主的纖維流向;對于受力比較復雜的鍛件,如汽輪機轉(zhuǎn)子、電機主軸等,考慮到它們對各方向的性能都有要求,因此鍛件不能形成明顯的纖維流向。

2.水平V形砧鍛造大型軸類鍛件的特殊作用

   在現(xiàn)行的大型軸類鍛件鍛造工藝中,由于影響金屬塑性變形流動的主要因素——工具與坯料的關系,即鍛件變形的邊界條件沒有改變,工具是以普通平砧或者V形砧為主,所以,大型軸類鍛件在鍛造變形時,軸向的單向變形程度大,軸向纖維明顯。

   為了克服常規(guī)鍛造工藝生產(chǎn)的大型軸類鍛件力學性能存在異向性的缺點,本文考察了鍛造變形對鍛件力學性能異向性的影響,使用水平V形砧鍛造法來改變鍛造工藝的邊界條件,在鍛件成形過程中控制鍛件金屬流向,促使變形均勻從而減小了軸類鍛件力學性能的異向性,提高其橫向力學性能。

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