[發明專利]用于鑄錠的往復壓剪耦合鐓粗方法

有效

• 申請號: 202111006978.5
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113600729B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 仇平;趙長財;朱麒;劉俊銘
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08;B21J13/10;B21K27/00
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種用于鑄錠的往復壓剪耦合鐓粗方法，其包括：S1、預鐓粗階段：將上平砧單向初始壓下，下平砧保持不動，通過上下平砧壓緊夾住鑄錠；S2、主變形階段：上平砧持續下壓，下平砧開始往復平移，對鑄錠開始進行耦合鐓粗,對餅類鍛件可一次完成耦合鐓粗主變形階段；對非餅類鍛件需翻轉鐓粗的，每次翻轉都可按照S2方法進行鐓粗，直至完成開坯主變形階段；S3、壓實平整階段。本發明通過步驟S2的壓剪耦合鐓粗方法使鑄錠內部產生較大的塑性變形，充分發揮剪應變的作用，進而提高鑄錠心部的鍛透性，達到細化晶粒、鍛合孔洞疏松和消除偏析等目的，以大幅提高坯料質量。

技術領域

本發明屬于材料鍛造技術領域，具體涉及充分發揮剪應變方法以改善鍛坯內部質量的一種用于鑄錠的往復壓剪耦合鐓粗方法。

背景技術

鐓粗是使坯料高度減小而橫截面增大的鍛造工序。若使坯料局部截面增大則稱為局部鐓粗。鐓粗的作用包括由橫截面較小的坯料得到橫截面較大而高度較小的鍛件；沖孔前增大坯料橫截面和平整端面；提高下一步拔長時的鍛造比；提高鍛件的橫向力學性能和減少各向異性；反復鐓粗和拔長以打碎合金工具鋼中的碳化物，使其分布均勻。

目前鑄錠開坯大多利用上平砧和下平砧正壓進行鐓粗加工，為獲得較好的制坯質量，鐓粗時常采取大壓下量的方法來改善坯料質量。

但是現有的工藝對改善坯料質量依然存在諸多不足之處：

(1)因工作砧與坯料接觸面的摩擦原因，鑄錠心部變形極不均勻，對提高坯料整體質量不穩定；

(2)翻轉鐓粗時，在鍛坯的水平對稱面和垂直對稱面附近因較大的拉應力的反復作用導致孔洞可能再次出現，在對角區域內因反復作用的剪應變可能會生成新的疏松缺陷，從而無法得到質量較高的坯料。

(3)在鍛坯中心區域大變形過程中溫度容易升高，導致打碎的晶粒會再次快速生長，細化晶粒效果不佳；

(4)偏析和白點等缺陷主要以自身擴散為主，消除困難。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明通過壓下和揉搓方法使鑄錠內部產生較大的塑性變形，充分發揮剪應變的作用，進而提高鑄錠心部的鍛透性，達到細化晶粒、鍛合孔洞疏松和消除偏析等目的，從而大幅提高坯料質量。

本發明目的在于取消現有鐓粗方法中下平砧固定不動的約束條件，增加下平砧往復平移運動，結合上平砧正壓鐓粗，通過壓應變和剪應變耦合作用，碾碎方式細化內部粗大晶粒、鍛合內部孔洞疏松、揉開偏析等缺陷，實現鑄錠優質開坯。

具體地，本發明提供一種用于鑄錠的往復壓剪耦合鐓粗方法，其包括以下步驟：

S1、預鐓粗階段：首先將上平砧單向初始壓下，下平砧保持初始位置不動，通過上平砧和下平砧壓緊對鑄錠進行夾持；

S2、主變形階段：上平砧持續下壓，同時下平砧在水平面內開始進行往復平移運動，通過上平砧作用的壓應變和下平砧作用的剪應變耦合鐓粗完成開坯主變形階段，通過增加剪應變對鍛透性的作用使得鑄錠的中心變形區域的晶粒尺寸能夠得到充分細化，具體主變形工作流程為:

對于餅類鍛件，在材料塑性允許的范圍內和鑄錠被上平砧夾住的條件下，下平砧選取最優的平移量、平移方向和往復次數，在上平砧壓下量閾值內根據上述步驟一次耦合鐓粗完成開坯主變形階段；

對于非餅類鍛件，以鐓粗和拔長交替變形時，在材料塑性允許的范圍內和鑄錠被上平砧夾住的條件下，下平砧選取最優的平移量、平移方向和往復次數根據上述步驟進行初次壓剪耦合鐓粗，隨后翻轉鑄錠，根據初次鐓粗后的坯料尺寸更新下平砧的平移量、平移方向和往復次數后重復上述步驟再次壓剪耦合鐓粗，依此方法多次翻轉鐓粗后完成開坯主變形階段；

S3、壓實平整階段：下平砧回到初始位置并保持靜止，上平砧繼續下壓，直到滿足坯料最終尺寸位置后停止動作，進一步壓實鍛件并平整端面。