大型鍛件一般用鋼錠直接鍛造成形,由于鋼錠內存在大量鑄造缺陷,如偏析、疏松、夾雜等,而且鋼錠越大缺陷越嚴重,這給鍛造生產帶來了極大的困難。在這種情況下,如何保證鍛件的質量和性能則是這類鍛件生產的關鍵。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組織,焊合鋼錠內部的疏松、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，首先要鍛合內部空洞型缺陷,防止新的裂紋產生,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也隨著發生變化。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)。大多數類型的雜質和化合物再結晶后,沿主變形流動方向的分布不發生改變,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,應根據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。

        為了克服常規鍛造工藝生產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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