[发明专利]一种用于改善径锻锻件端部锻透性的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及四砧径向锻造工艺技术领域，具体而言，涉及一种用于改善径锻锻件端部锻透性的工艺。

背景技术

四砧径向锻造改变了锻件101的受力状态，锻件101周围同时受四个方向对称锻压作用，金属没有侧向流动，整体均匀性好；同时四砧径向锻造还具备锻打速度快，拔长效率高，设备吨位需求、功耗小等优点，因此被广泛运用；但是四砧径向锻造过程中，变形主要集中在锻件101表面，难以渗透到锻件101芯部，锻件芯部难以被锻透，且端部一定长度范围内芯部等效应变更小，而且钢液在冷却凝固过程中，由于锻件101体积巨大芯部冷却又滞后，故大部分缺陷又会集中在中心轴线附近；利用锻造工艺来修复大锻件101内部缺陷，就是要在有缺陷的区域上能够产生足够大的变形量和足够高的静水压应力；为了确保锻件101芯部质量，对径向锻造工艺要求也相应的提高，因此对其进行技术创新就显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是提供一种用于改善径锻锻件端部锻透性的工艺，解决了以上技术问题。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种用于改善径锻锻件端部锻透性的工艺，其特征是：主要包括以下步骤：

步骤①：砧长比的确定；砧长比为砧头的长度B与锻件的原始高度H之间的比值；

步骤②：砧宽比的确定；满砧送进时，砧长比为砧头的宽度W与锻件的原始高度H之间的比值；非满砧送进时时，砧长比为相对送进量L与锻件的原始高度H之间的比值；

步骤③：砧头上的砧面形状的确定。

作为优选的技术方案：所述的步骤①，砧长比≥0.4。

作为优选的技术方案：所述的步骤②，砧宽比在0.4-0.8之间。

作为优选的技术方案：所述的砧面为V形面或弧形面。

作为优选的技术方案：所述的V形面形成的砧角为150º。

本发明的有益效果是：一种用于改善径锻锻件端部锻透性的工艺，与传统工艺相比：通过控制砧头的形状以及尺寸，在拔长过程中能够有效的提高锻件端部锻透性，改善端部锻不透现象，避免锻件因端部质量差而被切除，从而降低能源浪费，提高了材料的利用率，减少成本消耗，提高了锻件整体质量。

附图说明

图1为本发明砧头和锻件结构示意图；

图2为本发明现有技术锻件芯部等效应变曲线图；

图3为本发明第一实施例砧头最小尺寸结构示意图；

图4为本发明第一实施例砧头最大尺寸结构示意图；

图5为本发明第一实施例砧长比变化形成的锻件芯部等效应变曲线图；

图6为本发明第一实施例锻件轴向进给结构示意图；

图7为本发明第一实施例砧宽比变化形成的锻件芯部等效应变曲线图；

图8为本发明V形砧面形成的芯部节点等效应变分布图；

在图中：1.砧面、2.砧角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述；

在图1、图2中，现有技术普通四砧径锻模拟；

模拟材质选用2Cr13，材料的热物理性能和变形抗力等数据均取自MARC材料库；锻件的初始尺寸为Φ500×1000 mm的圆坯；将材料定义为弹塑性变形体，采用八节点六面体单元进行划分网格，单元数目为44400；四砧径向锻造，四个砧头102对称分布，砧长B为100 mm，砧宽W为300 mm，砧头102径向、垂直于锻件101方向运动，压下量为50mm，每锻打一次，锻件101顺时针旋转15°，且轴向前进20 mm，前进方向为图1箭头所示，直至锻件101尾部；砧头102定义为刚性体，砧头102与锻件101之间采用库伦摩擦，库伦摩擦因子为0.4；锻造初始温度设定为1150 ℃，均匀温度场，环境温度设置为30 ℃，综合考虑对流和辐射，锻件101与环境的交换系数为0.12 kw/(m²℃)，锻件101与砧头102之间热传导系数为30 kw/(m²℃)；由图2锻后锻件101芯部等效应变曲线图，可以发现，端部一定长度范围内等效应变小，低至0.02，随着离锻件101头部越来越远，芯部等效应变逐渐增大，达到0.18左右开始稳定；当等效应变达到0.2以上时，认为相应部位会被锻透，经过多道次累计应变，锻件101芯部基本能被锻透，但在端部区域，锻后约有200 mm的区域质量不能保证，若要将其切除，会造成能源、材料的浪费，使用成本高。