大型薄壁長套類鍛件在大型自由鍛領(lǐng)域中成形難度較大，主要體現(xiàn)在芯軸拔長過程中金屬沿軸向流動(dòng)阻力大 ，拔長效率低 ，增加了鍛造時(shí)的加熱次數(shù)和動(dòng)能消耗 。 目前 ，公司所生產(chǎn)的薄壁長套類鍛件壁厚范圍一般為1l0～150mm，相對壁厚t／d<O．1(其中t為管模壁厚 ，d為內(nèi)孔直徑 )，而且t／d值越小 ，芯軸拔長效率越低 ，越不利于鍛件拔長 。以下對影響金屬流動(dòng)的關(guān)鍵因素進(jìn)行了理論分析和仿真模擬.
薄壁長套類鍛件進(jìn)行芯軸拔長時(shí)，坯料被上下砧壓縮的區(qū)域?yàn)樽冃螀^(qū) ，左右兩側(cè)金屬為外端。變形區(qū)域分為 A、B兩 區(qū)，A區(qū)為直接受力區(qū) ，B區(qū)為間接受力區(qū)，B區(qū)受力與變形主要由A區(qū)引起的。A區(qū)金屬沿軸向流動(dòng)時(shí)借助外端的作用拉著B區(qū)金屬一起伸長 ；而A區(qū)金屬沿切向流動(dòng)時(shí)受到外端限制 ，因此芯軸拔長時(shí)外端金屬起著重要作用。外端對A區(qū)金屬切向流動(dòng)的限制越強(qiáng)，越有利于變形區(qū)金屬的軸向伸長，反之則不利于變形金 屬的軸向流動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，薄壁長套類鍛件集中在中小規(guī) 格，壁薄,相對壁厚小,極不利于芯軸拔長成形。因此,如何限制金屬切向流動(dòng)、降低金屬軸向流動(dòng)阻力顯得尤為重要。以下分別從拔長壓下量、V砧夾 角及拔長送進(jìn)量3個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行模擬分析.
芯軸拔長過程中，每錘采用不同壓下量對坯料變形影響情況進(jìn)行了仿真模擬，每錘壓下量分別采 用90、140、190 mm,每次壓下后坯料旋轉(zhuǎn)45g。模擬分析發(fā)現(xiàn)，壓下量較小時(shí)，內(nèi)孔畸變程度較小，隨著壓下量的增大，內(nèi)孔畸變程度相應(yīng)增大，內(nèi)孔出現(xiàn)折疊的趨勢愈發(fā)明顯。當(dāng)壓下量為90mm時(shí)，坯料變形量較小，內(nèi)孔幾乎沒有出現(xiàn)畸變,近似圓形壓下量為140mm時(shí),坯料內(nèi)孔出現(xiàn)較大畸變,但仍然呈規(guī)則形狀,近似橢圓形;壓下量為190mm時(shí)，坯料變形量較大，內(nèi)孔畸變增加，呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，且局部出現(xiàn)折疊的趨勢急劇增加。綜合模擬仿真情況并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析,壓下量較小時(shí)易于保證鍛件質(zhì)量，但不利于鍛件拔長, 必然增加加熱次數(shù)、浪費(fèi)動(dòng)能，生產(chǎn)效率低;壓下童 較大時(shí)，拔長效率高,但隨著壓下量的增大，內(nèi)孔容易出現(xiàn)折傷，鍛件質(zhì)量不穩(wěn)定。因此對于這類小薄壁長套類鍛件成形成品階段每錘壓下量按照90~ 140mm范圍內(nèi)進(jìn)行控制較為適宜。
薄壁長套類鍛件拔長過程中V砧夾角對金屬流 動(dòng)影響較為明顯，通過對不同V砧角度進(jìn)行模擬分 析發(fā)現(xiàn)，采用較小V砧夾角時(shí)，金屬軸向流動(dòng)阻力較 小，流動(dòng)速率較快，隨著夾角的增大，軸向金屬流動(dòng)速率急劇降低，采用95夾角時(shí)，V砧對坯料徑向金屬流動(dòng)限制作用較強(qiáng)，流動(dòng)阻力較 大，更有利于金屬的軸向流動(dòng)，***大流動(dòng)速率約為 0.971 mm/s;采用115°夾角時(shí),V砧對坯料徑向金屬 流動(dòng)限制逐漸減弱，軸向金屬流動(dòng)速度慢，***大流動(dòng)速率約為0.835 mm/s。夾角較小時(shí)V砧對坯料徑向金屬流動(dòng)限制較強(qiáng)，提高了金屬軸向流動(dòng)速率，但結(jié)合實(shí)際生產(chǎn),過小的V砧夾角降低了工裝通用性，也不利于生產(chǎn)組織；夾角較大時(shí)金屬軸向流動(dòng)速率 慢,不利于拔長。因此對于中小薄壁長套類鍛件在工裝設(shè)計(jì)時(shí)V砧夾角按照100°~105°較為適宜。
通過采用剛粘塑性有限元法對薄壁長套鍛件 拔長成形進(jìn)行仿真分析，研究結(jié)果表明：(1)運(yùn)用模擬手段研究了壓下量、V砧夾角和送進(jìn)量對薄壁長套類鍛件拔長影響規(guī)律，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)獲得了合理的工藝參數(shù)。(2)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果表明，分析提出的工藝參數(shù)很好地解決了拔長效率低的問題。
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