神戶制鋼公司開發(fā)采用近終形模壓法預(yù)測鍛造負(fù)荷的技術(shù)

  當(dāng)鍛造負(fù)荷比鍛壓機(jī)的壓力更大時(shí),無法壓下到目標(biāo)壓下量,由此會(huì)產(chǎn)生鍛件局部充填不足的問題。從確定鍛造工藝方面來看,高精度預(yù)測鍛造負(fù)荷很重要。為此神戶制鋼公司開發(fā)了采用近終形模壓法預(yù)測鍛造負(fù)荷的技術(shù)。

  約束系數(shù)和接觸面積是與鍛模和鍛坯的摩擦系數(shù)和接觸面形狀有關(guān)聯(lián)的值。另外,變形阻抗會(huì)因材料的鍛造溫度、變形和應(yīng)變速度的不同而產(chǎn)生大的變化,因此在預(yù)測鍛造負(fù)荷時(shí),必須高精度掌握變形阻抗。

  在對(duì)大型鍛件進(jìn)行了預(yù)鍛形狀和鍛模形狀設(shè)計(jì)時(shí),神戶制鋼公司通過塑性變形解析,計(jì)算了鍛造負(fù)荷。由于解析對(duì)象為軸對(duì)稱形狀,因此神戶制鋼公司進(jìn)行了二維(軸對(duì)稱)的塑性變形解析。設(shè)定鍛坯溫度1200℃,壓下速度為10mm/s和50mm/s兩種。當(dāng)壓下速度為10mm/s時(shí),雖然鍛造負(fù)荷比50mm/s時(shí)的低,但壓下到目標(biāo)壓下位置(1,150mm)時(shí)的鍛造負(fù)荷超過了鍛壓機(jī)的最大加壓力的130MN,無法壓下至目標(biāo)位置。因此,必須減小鍛造負(fù)荷。

  減小鍛造負(fù)荷的方法有兩種:一是減小變形阻抗;二是減小接觸面積。提高鍛件溫度可以有效減小變形阻抗。從設(shè)備上來看,將加熱爐內(nèi)的溫度提高到1230℃左右是可能的,但如果把鍛件溫度提高到1200℃以上,有可能出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。因此,研究了通過減小鍛坯和鍛模的接觸面積來降低鍛造負(fù)荷的方法。首先,作為試驗(yàn)對(duì)象的鍛鋼零部件為軸對(duì)稱形狀,通過以鍛模的對(duì)稱軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn),可以鍛造所要求的形狀。

  因此,把內(nèi)面成形用的鍛模視為與目標(biāo)鍛造形狀內(nèi)面相同的形狀,并由軸對(duì)稱形狀的鍛模變?yōu)榻厝∫粋€(gè)斷面的板狀鍛模,也可以減小鍛坯與鍛模的接觸面積。神戶制鋼公司將此方法稱為“旋轉(zhuǎn)鍛造法”。該鍛造方法是在每一次壓下時(shí)就要提升和旋轉(zhuǎn)鍛模一次,在變更壓下位置后再次進(jìn)行壓下,反復(fù)進(jìn)行這些操作直至達(dá)到目標(biāo)壓下位置為止。