[發明專利]一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法

在審

• 申請號: 202010636285.3
• 申請日: 2020-07-04
• 公開（公告）號: CN111879910A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 趙張龍;王濤;郭鴻鎮
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法，通過設計錐形試樣進行鍛造工藝的物理模擬試驗，首先設計出具有一定形狀的錐形試樣，試樣尺寸需反映真實鍛件的鍛造變形，然后進行試樣的加熱、鍛造和熱處理，與實際鍛造過程一致，最后測試試樣的組織性能、確定出合理的鍛造工藝數據庫，用于指導實際的鍛造過程。該優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法能夠快速準確地掌握材料的變形特性，從而實施運用。

技術領域

本發明屬于金屬合金加工工藝領域，涉及一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法，涉及合金鍛造過程中的組織與性能控制。

背景技術

鍛造通過改變金屬合金坯料形狀來改善內部組織獲得需求的力學性能，是實現構件形性一體化調控應用最廣泛的塑性成形工藝。但由于金屬合金的組織和性能對鍛造工藝參數敏感，一些構件在鍛造過程中會經常出現組織性能不合格的現象，造成產品報廢，因此，優化鍛造工藝參數是獲得合金鍛件合格組織性能的前提。

鍛造企業一般根據經驗制定鍛造工藝，然后進行試制試驗以驗證制定的鍛造工藝參數是否可行。此種方法操作簡單、可直接驗證工藝合理性，但卻無法完全掌握合金的鍛造變形特性，當鍛件特征發生變化時，前期的試制試驗結果往往難以適用，需要再次開展試制試驗，導致生產周期較長、成本上升。

通過合金的熱壓縮試驗結合數值模擬可以從理論基礎上較系統地研究合金的變形行為，建立微觀組織演變隨變形參數的變化關系，用于預測鍛件鍛造過程中微觀組織變化，然而目前卻無法準確預測鍛件性能的變化，這主要是因為組織和性能的對應關系非常復雜，目前還難以通過數學模型進行量化表征，仍有待發展才能應用于實際鍛件的性能控制。

4、發明的目的

通過鍛造變形可以改善合金的組織形態、大幅度提升構件性能，但合金組織和性能對鍛造工藝參數敏感，不合理的鍛造工藝往往會惡化鍛件性能。結合鍛造生產條件，優化出實際可行的鍛造工藝參數，實施鍛造過程可控，是鍛造行業長期發展所必須關注的重點。

為了合理控制鍛造工藝參數、提高鍛件質量、獲得組織性能合格的鍛件，本發明開發出一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法，可以優化出合理的鍛造工藝參數，直接應用于鍛造生產。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法，合理控制鍛造工藝參數、提高鍛件質量、獲得組織性能合格的鍛件。

技術方案

一種優化鍛造工藝參數與組織性能的試驗方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、試樣尺寸設計：鍛造試驗采用錐形試樣，錐形試樣截面斜角A、端面直徑d₁、最大直徑d₂、總高h₂與臺階高h₁各參數滿足關系式：tanA＝(h₂-h₁)/(d₂-d₁)，斜角A取15°～60°、d₁≥(h₂-h₁)/4、d₂≥2h₂，采用有限元軟件模擬計算錐形試樣變形量；

步驟2、加熱與保溫：在試樣表面涂敷潤滑劑，選擇隨爐升溫或到溫裝料的方式將錐形試樣加熱到不同的溫度范圍，并采用公式t＝a×h₂來計算保溫時間，α為材料的保溫系數；

步驟3、試樣鍛造：采用試樣鍛件的實際鍛造工藝，對步驟2不同加熱溫度下的錐形試樣進行鍛造試驗，將試樣從高度h₂鍛造變形至高度h₁；