鐓粗變形時金屬流動有哪些特點及其控制

使坯料高度減小，橫截面增大的成形工序稱為鐓粗。鐓粗變形是塑性變形過

程中zui基本的變形方式，不僅一些鍛件(如餅塊鍛件、空心鍛件等)必須采用鐓

粗變形，而且其他鍛造工序(如拔長、沖孔等)也包含鐓粗因素。因此研究鐓粗

變形時金屬流動特點及其控制對大變形方法的實現具有十分重要意義。

鐓粗變形時金屬流動有哪些特點及其控制

(1)鐓粗變形時金屬的流動特點

*章緒論

圓截面坯料鐓粗時，坯料的變形流動情況與坯料的高徑比(吼佃D)有關。 一般坯料(島歸薩n8q)鐓粗時，坯料的變形是不均勻的，外觀呈現鼓形，即

巾問直徑大，兩端直徑小(圖1．5)。圖1-6為網格法試驗得到的平砧鐓粗后坯

料內部變形的情況，可以看出鐓粗時坯料變形是不均勻的。 廣|『，一 l { i 八 ll { !

圖l一5平砧鐓粗圖

圖1．6平砧鐓粗時坯料子午面的網格變化

鍛件變形區(qū)按變形程度大小可分為三個區(qū)域，如圖1．7所示。第1區(qū)金屬的

變形程度zui小，第1I區(qū)金屬的變形程度zui大，第1II區(qū)金屬的變形程度居中。

圖1—7鐓粗時按變形程度分區(qū)和各區(qū)應力狀況

平板間熱鐓粗坯料時，產生變形不均勻的原因主要有兩個方面：

1)工具與坯料端面之間的摩擦力，增加了金屬變形需要的單位壓力，使其

變形困難。在高度方向上，坯料的中間部分(II區(qū))受到的摩擦影響小；坯料的

上、下端(I區(qū))受到的摩擦影響大，變形相對困難。在接觸面上，由于坯料中

心處的金屬流動受到外層金屬的阻止，即越靠近中心的區(qū)域，受到的變形抗力越

大(即0-2、盯，大，圖1—7)，變形越困難。由于這樣的受力情況，形成近似錐形

的第1區(qū)比第1I區(qū)變形困難，一般稱為困難變形區(qū)。

2)熱鐓粗時坯料的溫度不均勻。坯料與工具接觸的上、下端面的金屬(I

區(qū))，溫度降低快，變形抗力大，比坯料中間處(1I區(qū))的金屬變形困難。

高坯料(Ho／D023．0)鐓粗時，變形也是不均勻的，常產生雙鼓形(圖1．8)，

其原因是打擊能量首先被坯料上、下兩端金屬吸收，上部和下部變形大、中部變

形小Il2|。 高徑比>3．0的坯料鐓粗時，易產生縱向彎曲。 [土] r] 霉藹 I [±] (?· ?1) (I? ?I) I I C—_J

圖l-8高坯料鐓租時形成雙鼓形

(2)鐓粗變形時金屬流動控制

鐓粗變形的不均勻性會引起鍛件內部組織不均勻與側表面裂紋。因此，需要

改善或消除引起變形不均勻的因素，以保證鍛件內部組織均勻，防止鍛件側表面

裂紋產生。解決措施有以下四個方面：

1)改變坯料與模具之間的邊界條件，如減小模具與坯料之間的摩擦、溫度

差等，主要有以下措施：采用軟金屬墊板，使用潤滑劑，預熱模具等113,14】。

2)改變坯料形狀，如采用凹形毛坯鐓粗，套環(huán)內鐓粗，端面帶凹形坯料鐓

粗等114,15】。

3)改變變形方式，如模具采用錐形板鐓粗，扭．壓復合加載鐓粗，先壓凹端

再取平板鐓粗，疊鐓等[16,17】。

4)采用反復鐓粗拔長的鍛造工藝【18,20】

反復鐓粗拔長工藝有單向(軸向)反復墩拔、十字反復墩拔、雙十字反復墩拔

等多種變形方法。其共同點是鐓粗時鍛件的困難變形區(qū)在拔長時受到變形，使坯

料各區(qū)域變形比較均勻。

為防止鐓粗時產生縱向彎曲，圓柱體毛坯高度與直徑之比不應超過2．5～3．0，

在2．0～2．2的范圍內更好。對于平行六面體毛坯，其高度與較小基邊之比應小于3．5～4．0t201。

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