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(yán)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(guān)鍵。因此,大鍛件鍛造的任務(wù)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(xué)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(shù)要求;其次要滿足鍛件對力學(xué)性能的不同要求。

        1.鍛造變形對鍛件力學(xué)性能異向性的影響

        鍛造鋼錠時(shí),當(dāng)樹枝晶沿著主變形方向變形的同時(shí),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(shí)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(jié)晶后,沿主變形流動(dòng)方向的分布不發(fā)生改變,而使金屬組織具有一定的方向性。

        流線在段件中的分布狀況直接影響著力學(xué)性能的異向性。而鍛件的流線分布又取決于鍛造的變藝。因此,在制訂鍛件的鍛造變形工藝時(shí),應(yīng)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(jī)立柱,在鍛造時(shí),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(shí),要形成以徑向纖維為主的纖維流向;對于受力比較復(fù)雜的鍛件,如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)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(dòng)的主要因素——工具與坯料的關(guān)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(shí),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(xué)性能存在異向性的缺點(diǎn),本文考察了鍛造變形對鍛件力學(xué)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(xué)性能的異向性,提高其橫向力學(xué)性能。

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