一种新型锻造压实法

2018-09-05刘金豪易泓宇

大型铸锻件 2018年5期

闫杰陈杰刘金豪易泓宇

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618013)

锻造主要就是在锻造温度下的制坯与成形，制坯就是通过各种压实技术改善钢锭内部质量，从而提供尺寸与内部质量均合格的毛坯。大锻件的压实包括两部分：一是在特定的应力、应变、位移、变形速度、温度等条件的制约下，使疏松区域缩小、变形、封闭或压合；二是在特定的温度、应力等因素作用下使接触面进一步溶为一体，“焊合”后得到连续一致而均匀的组织。因此，中心压实的基本条件有三点：良好的应力状态、合适的应变条件和促使压合、熔焊的温度场。

常用的轴类中心压实工艺有：WHF、SUF、FM、(FML)、上下宽V砧锻造、三角瓣锭锻造和JTS法。WHF法是强调变形，以合理的应变为压合创造条件的应变主导型压实法。SUF法也是这种类型，它们与JTS法、FM(FML)法是不同的。SUF法比WHF法更强调压下率、变形量——以较大的外部参数(即压下率)来创造锻件中心区域，0.6W以上长度范围内的合理、有效的应变，在变形中压合空隙，在流动中使组织均匀化。SUF法解决了因压机负荷限制而无法使特大件充分压实的问题，与WHF法作业简便的优点一样，一般不会产生JTS、FM法常会出现的中心线偏移(而使某些锭心缺陷无法在最后掏孔时去除的)毛病，是工人们欢迎的一种作业法。

二重常用的压实锻造法为WHF法，锻造生产中，常常遇到锻件截面较大、重量较轻的产品，相对锻件截面，该类产品所用钢锭重量较轻，镦粗后的坯料直径使后续的WHF法拔长趟数较少，达不到锻透压实钢锭心部缺陷的目的。解决这一问题传统的工艺方法是增加镦粗拔长次数，反复锻造，但这样会提高制造成本，不利于市场竞争，并且有时多次使用镦粗+WHF法也满足不了产品质量检测要求。

本文在SUF锻造法的基础上，调整压下率，以走扁方的压下方式，提出了一种新的锻透压实坯料心部缺陷的锻造方法。

1 产品主要技术指标

以二重生产的某高中压转子为例，该产品锻件的主截面直径为∅1350 mm，锻件毛坯重量为45.7 t，超声检测要求在心部区域不能有大于∅1.6 mm以上的密集缺陷，产品毛坯尺寸如图1所示。

2 常规工艺方案

按二重的钢锭系列及工艺规范，应该用75 t钢锭生产，镦粗后坯料直径∅600mm。主变形方案采用两次镦粗+WHF法拔长。WHF法拔长坯料翻转及压下程序如表1所示。

图1 锻件毛坯尺寸图Figure 1 Forging blank size

D=2600 mm,W=1700 mm,W/D=0.65NωΔLΔXDXΔYDYXYYXXYYXXYYX1234567891011120°90°0°90°0°90°0°90°0°90°0°90°-W/2W/4W/2W/4W/2W/4W/2W/4W/2W/4W/2520--490400--410320--340208022302470198015801820203016201300152017101370-550440--450360--370300-276022101770202022501800144016701860149011901390

按上述工艺方案，屡次出现超声检测不合格问题，主要缺陷为轴身心部区域密集缺陷超标。单纯从锻造角度分析就是主变形火次制坯不合格，压实不充分，具体表现就是在高温状态下不能尽快压实，布砧方式与压下率达不到压实焊合要求，因此就需要对主变形火次的压下翻转方式进行优化，改进压实效果。

3 新的拔长方案

为了解决超声检测不合格的问题，通过对轴类中心压下法的分析，提出一种新的拔长方法，该方法将镦粗后的坯料在X方向拔长1趟后，连续3趟在Y方向强力拔长，之后再在X方向→Y方向交替拔长。该方法强化了Y方向的变形，使坯料的心部充分锻透压实焊合，从而解决超声检测不合格问题。

4 新旧方法压实效果对比

通过DEFORM软件，我们对50 t～200 t级的钢锭做了系列模拟，对比新拔长法与WHF法的压实效果，可以看出两种拔长法压下效果的优劣。下面将模拟结果对比如下：

模拟说明：

(1)选用158 t钢锭，倒棱后(∅2190 mm×4000 mm)上漏盘镦粗高度H=1650 mm。

(2)采用1/4模型模拟，中心打∅50 mm通孔。

(3)压实效果评价采用中心通孔闭合比例。

(4)砧宽W=1700 mm。

拔长到第7趟时压实效果对比见图2，新拔长法中心孔闭合率为79%，水口端由漏盘镦粗出的部分拔长时压不到，中心孔没有闭合，冒口端受钳把影响也没有压合，其他部分全压合，而老WHF法中心孔基本没有压合。第9趟压实效果见图3，新拔长法中心孔闭合率为83%，除水冒口端外，其他部分全压合，老WHF法中心孔基本没闭合。第12趟压实效果见图4，老WHF法除水冒口端外，中心部分还有部分没有压合，中心孔闭合率79%，新拔长法除水冒口端外都已压合，中心孔闭合率86.5%。

为了进一步验证新拔长法的压实效果，在同样条件下模拟116 t、124 t、132 t、140 t、149 t钢锭拔长时中心孔的压合效果，结果见表2，可见新方法压实效果比158 t钢锭的要好一些，主要是采用W=1700 mm的宽砧拔长时，开始3趟满砧大压下量压下的作用，而158 t钢锭镦粗后高度为1650 mm，接近1700 mm，经过两趟压下拔长后，第3趟压下时坯料长度已经大于砧宽1700 mm，保证不了满砧压下，因此压实效果要差一些。