閆 杰 陳 杰 劉金豪 易泓宇

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618013)

鍛造主要就是在鍛造溫度下的制坯與成形，制坯就是通過(guò)各種壓實(shí)技術(shù)改善鋼錠內(nèi)部質(zhì)量，從而提供尺寸與內(nèi)部質(zhì)量均合格的毛坯。大鍛件的壓實(shí)包括兩部分：一是在特定的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、變形速度、溫度等條件的制約下，使疏松區(qū)域縮小、變形、封閉或壓合；二是在特定的溫度、應(yīng)力等因素作用下使接觸面進(jìn)一步溶為一體，“焊合”后得到連續(xù)一致而均勻的組織。因此，中心壓實(shí)的基本條件有三點(diǎn)：良好的應(yīng)力狀態(tài)、合適的應(yīng)變條件和促使壓合、熔焊的溫度場(chǎng)。

常用的軸類中心壓實(shí)工藝有：WHF、SUF、FM、(FML)、上下寬V砧鍛造、三角瓣錠鍛造和JTS法。WHF法是強(qiáng)調(diào)變形，以合理的應(yīng)變?yōu)閴汉蟿?chuàng)造條件的應(yīng)變主導(dǎo)型壓實(shí)法。SUF法也是這種類型，它們與JTS法、FM(FML)法是不同的。SUF法比WHF法更強(qiáng)調(diào)壓下率、變形量——以較大的外部參數(shù)(即壓下率)來(lái)創(chuàng)造鍛件中心區(qū)域，0.6W以上長(zhǎng)度范圍內(nèi)的合理、有效的應(yīng)變，在變形中壓合空隙，在流動(dòng)中使組織均勻化。SUF法解決了因壓機(jī)負(fù)荷限制而無(wú)法使特大件充分壓實(shí)的問(wèn)題，與WHF法作業(yè)簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)一樣，一般不會(huì)產(chǎn)生JTS、FM法常會(huì)出現(xiàn)的中心線偏移(而使某些錠心缺陷無(wú)法在最后掏孔時(shí)去除的)毛病，是工人們歡迎的一種作業(yè)法。

二重常用的壓實(shí)鍛造法為WHF法，鍛造生產(chǎn)中，常常遇到鍛件截面較大、重量較輕的產(chǎn)品，相對(duì)鍛件截面，該類產(chǎn)品所用鋼錠重量較輕，鐓粗后的坯料直徑使后續(xù)的WHF法拔長(zhǎng)趟數(shù)較少，達(dá)不到鍛透壓實(shí)鋼錠心部缺陷的目的。解決這一問(wèn)題傳統(tǒng)的工藝方法是增加鐓粗拔長(zhǎng)次數(shù)，反復(fù)鍛造，但這樣會(huì)提高制造成本，不利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并且有時(shí)多次使用鐓粗+WHF法也滿足不了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)要求。

本文在SUF鍛造法的基礎(chǔ)上，調(diào)整壓下率，以走扁方的壓下方式，提出了一種新的鍛透壓實(shí)坯料心部缺陷的鍛造方法。

1 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

以二重生產(chǎn)的某高中壓轉(zhuǎn)子為例，該產(chǎn)品鍛件的主截面直徑為?1350 mm，鍛件毛坯重量為45.7 t，超聲檢測(cè)要求在心部區(qū)域不能有大于?1.6 mm以上的密集缺陷，產(chǎn)品毛坯尺寸如圖1所示。

2 常規(guī)工藝方案

按二重的鋼錠系列及工藝規(guī)范，應(yīng)該用75 t鋼錠生產(chǎn)，鐓粗后坯料直徑?600mm。主變形方案采用兩次鐓粗+WHF法拔長(zhǎng)。WHF法拔長(zhǎng)坯料翻轉(zhuǎn)及壓下程序如表1所示。

圖1 鍛件毛坯尺寸圖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

按上述工藝方案，屢次出現(xiàn)超聲檢測(cè)不合格問(wèn)題，主要缺陷為軸身心部區(qū)域密集缺陷超標(biāo)。單純從鍛造角度分析就是主變形火次制坯不合格，壓實(shí)不充分，具體表現(xiàn)就是在高溫狀態(tài)下不能盡快壓實(shí)，布砧方式與壓下率達(dá)不到壓實(shí)焊合要求，因此就需要對(duì)主變形火次的壓下翻轉(zhuǎn)方式進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)壓實(shí)效果。

3 新的拔長(zhǎng)方案

為了解決超聲檢測(cè)不合格的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)軸類中心壓下法的分析，提出一種新的拔長(zhǎng)方法，該方法將鐓粗后的坯料在X方向拔長(zhǎng)1趟后，連續(xù)3趟在Y方向強(qiáng)力拔長(zhǎng)，之后再在X方向→Y方向交替拔長(zhǎng)。該方法強(qiáng)化了Y方向的變形，使坯料的心部充分鍛透壓實(shí)焊合，從而解決超聲檢測(cè)不合格問(wèn)題。

4 新舊方法壓實(shí)效果對(duì)比

通過(guò)DEFORM軟件，我們對(duì)50 t～200 t級(jí)的鋼錠做了系列模擬，對(duì)比新拔長(zhǎng)法與WHF法的壓實(shí)效果，可以看出兩種拔長(zhǎng)法壓下效果的優(yōu)劣。下面將模擬結(jié)果對(duì)比如下：

模擬說(shuō)明：

(1)選用158 t鋼錠，倒棱后(?2190 mm×4000 mm)上漏盤鐓粗高度H=1650 mm。

(2)采用1/4模型模擬，中心打?50 mm通孔。

(3)壓實(shí)效果評(píng)價(jià)采用中心通孔閉合比例。

(4)砧寬W=1700 mm。

拔長(zhǎng)到第7趟時(shí)壓實(shí)效果對(duì)比見(jiàn)圖2，新拔長(zhǎng)法中心孔閉合率為79%，水口端由漏盤鐓粗出的部分拔長(zhǎng)時(shí)壓不到，中心孔沒(méi)有閉合，冒口端受鉗把影響也沒(méi)有壓合，其他部分全壓合，而老WHF法中心孔基本沒(méi)有壓合。第9趟壓實(shí)效果見(jiàn)圖3，新拔長(zhǎng)法中心孔閉合率為83%，除水冒口端外，其他部分全壓合，老WHF法中心孔基本沒(méi)閉合。第12趟壓實(shí)效果見(jiàn)圖4，老WHF法除水冒口端外，中心部分還有部分沒(méi)有壓合，中心孔閉合率79%，新拔長(zhǎng)法除水冒口端外都已壓合，中心孔閉合率86.5%。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證新拔長(zhǎng)法的壓實(shí)效果，在同樣條件下模擬116 t、124 t、132 t、140 t、149 t鋼錠拔長(zhǎng)時(shí)中心孔的壓合效果，結(jié)果見(jiàn)表2，可見(jiàn)新方法壓實(shí)效果比158 t鋼錠的要好一些，主要是采用W=1700 mm的寬砧拔長(zhǎng)時(shí)，開(kāi)始3趟滿砧大壓下量壓下的作用，而158 t鋼錠鐓粗后高度為1650 mm，接近1700 mm，經(jīng)過(guò)兩趟壓下拔長(zhǎng)后，第3趟壓下時(shí)坯料長(zhǎng)度已經(jīng)大于砧寬1700 mm，保證不了滿砧壓下，因此壓實(shí)效果要差一些。

(a)老WHF法(b)新拔長(zhǎng)法圖2 第7趟壓實(shí)效果Figure 2 Compaction effect of 7th time

(a)老WHF法

(b)新拔長(zhǎng)法圖3 第9趟壓實(shí)效果Figure 3 Compaction effect of 9th time

(a)老WHF法

(b)新拔長(zhǎng)法圖4 第12趟壓實(shí)效果Figure 4 Compaction effect of 12th time

表2 不同鋼錠拔長(zhǎng)時(shí)中心孔閉合率Table 2 Compaction percentage of center holes of various ingots drawing

通過(guò)以上比較可見(jiàn)在相同拔長(zhǎng)趟數(shù)下，新的拔長(zhǎng)法壓實(shí)效果比老WHF法好很多，能夠用較少的趟數(shù)壓實(shí)中心孔。并且將新方法運(yùn)用于產(chǎn)品生產(chǎn)中，產(chǎn)品的超聲檢測(cè)合格率得到明顯提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)本文通過(guò)對(duì)軸類中心壓實(shí)法的對(duì)比分析，在基于SUF法的基礎(chǔ)上，調(diào)整壓下率，以走扁方的壓下方式，提出了一種新的鍛透壓實(shí)坯料心部缺陷的鍛造方法。

(2)該方法強(qiáng)化了一個(gè)方向上的變形，比WHF法對(duì)坯料心部的壓實(shí)效果更好，該方法可用較少的趟數(shù)鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷，能夠減少鐓拔次數(shù)，節(jié)約生產(chǎn)成本。