[發明專利]一種防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法

有效

• 申請號: 201810160783.8
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN110193575B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 徐斌;劉生;張軍強;孫明月;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于鍛造領域，具體地說就是一種防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，它適用鍛件的鐓粗生產過程。首先設計沙漏形坯料：利用計算機模擬軟件確定在所需鐓粗壓下量不產生鼓肚的沙漏形坯料尺寸；預制沙漏形坯料：在拔長工序中使坯料外形成為沙漏形，或者采用鉚鐓或端面碾壓的方法獲取沙漏形坯料；最后成形：將坯料按照所需壓下量進行鐓粗，并最終鍛造成所需規格尺寸。該方法解決鍛件的生產過程中，鍛件表面因鐓粗而形成橫向表面裂紋或橫向表面裂紋源的問題。采用本發明鍛造方法可避免鍛件表面的裂紋缺陷，并提高鍛件變形的均勻性。

技術領域

本發明屬于鍛造領域，具體地說就是一種防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，它適用于鍛件的鐓粗生產過程。

背景技術

鍛件作為冶金機械、石油化工、交通運輸、能源電力等領域大型成套裝備的核心零部件，在國民經濟建設、國防裝備和重大科學裝置中發揮著極其重要的作用，其生產能力和質量水平是衡量一個國家自主能力與國力強弱的重要標志。因此，提高鍛件質量，保證其運行過程中的安全性和可靠性具有十分重要的意義。

鐓粗是鍛件生產中極為重要的工序，它可以破壞鑄態樹枝狀組織，細化鍛件內部組織晶粒，增大材料強度，提高鍛件的韌性和抵抗破壞的能力。但鐓粗低塑性的坯料或者鐓粗壓下量較大時，在坯料側表面易產生裂紋缺陷，影響后續鍛造過程。裂紋的產生是因為材料內部組織結構在外界條件作用下發生變化而形成的，相關的外界條件有受力情況、變形溫度、變形速度和鋼錠表面質量等。材料在變形過程中的受力情況對裂紋的產生具有重要影響，在變形過程中除了工具給予工件的作用力之外，還有由于變形不均勻和變形速度不同引起的附加周向拉應力、由溫度不均勻引起的熱應力和由組織轉變不同時進行而產生的組織應力。

許多研究認為在鐓粗過程中對材料表面裂紋的形成起主要作用的是周向所產生的拉應力。由于拉應力過大，材料周向受載過大，出現微觀孔洞和空穴，繼而發生擴張、聚合，最終導致材料出現宏觀裂紋或斷裂。然而，金屬表面在鐓粗過程中除了存在周向拉應力，還會隨著壓下量的增大而產生軸向拉應力，在金屬表面形成兩向拉應力狀態，并對表面裂紋的擴展產生重要影響。因此，如果能在鐓粗過程中使坯料表面僅存在軸向的單向拉應力，可以有效抑制裂紋的萌生和擴展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，用于解決鍛件生產過程中由于表面拉應力的作用而產生表面裂紋的問題。

本發明的技術方案是：

一種防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，在一些需要對鑄錠坯料進行反復的鐓粗和拔長變形大型鍛件的生產過程中，把坯料形狀制成沙漏形狀，以進行其中某一次或全部鐓粗變形。

所述的防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，在拔長工序中使坯料外形成為沙漏形，或者采用鉚鐓或端面碾壓的方法獲取沙漏形坯料，以進行后續鐓粗變形。

所述的防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，沙漏形坯料的側表面與端面的角度在60°～90°范圍內，沙漏形坯料側表面軸向的中心處與坯料端面的夾角最大，側表面四分之一處與端面的夾角最小。

所述的防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，首先設計沙漏形坯料：利用計算機模擬軟件確定在所需鐓粗壓下量不產生鼓肚的沙漏形坯料尺寸；預制沙漏形坯料：在拔長工序中使坯料外形成為沙漏形，或者采用鉚鐓或端面碾壓的方法獲取沙漏形坯料；最后成形：將坯料按照所需壓下量進行鐓粗，并最終鍛造成所需規格尺寸。

所述的防止表面裂紋的沙漏形鍛造方法，該方法的具體步驟如下：

第一步，確定鐓粗所需壓下量，利用計算機模擬軟件反向計算獲得沙漏形坯料計算模型；

第二步，利用計算機模擬軟件模擬沙漏形坯料鐓粗過程，分析、修正、再計算獲得在所需鐓粗壓下量不產生鼓肚的沙漏形坯料尺寸；

第三步，對原始坯料實施鍛前加熱；