大型鋁合金鍛件鍛造工藝

　　大型鍛件一般用于大型機械的關(guān)鍵部位。由于工作環(huán)境差，力復雜多變，大型鍛件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量要求很高。大鍛件由鋼錠直接鍛造而成。在生產(chǎn)大型鍛件時，即使采用先進的冶金技術(shù)，鋼錠內(nèi)部也不可避免地存在微裂紋、松散、收縮、偏析等缺陷，嚴重影響鍛件的質(zhì)量。為了消除這些缺陷，提高鍛件的質(zhì)量，必須改進鍛件工藝，選擇合理的鍛件工藝參數(shù)。

　　大型鍛件鍛造不僅要滿足所需零件的形狀和尺寸，而且要破碎鑄件組織，細化顆粒，均勻組織，鍛造收縮孔、孔、松動等缺陷，提高鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。錠的尺寸越大，錠中的缺陷就越嚴重，鍛造就越難改善缺陷，從而增加鍛造的難度。在鍛造過程中，滾動和拉伸是一個基本的過程，也是一個不可或缺的過程，對于具有特殊形狀的鍛件，輪胎模鍛也更常用。

　　一、鐓粗工藝

　　在大型鍛件的自由鍛造生產(chǎn)中，卷頭是一個非常重要的變形過程。合理選擇卷頭工藝參數(shù)對大型鍛件的質(zhì)量起著決定性的作用。反復卷頭不僅可以提高鋼坯的鍛造比，還可以破碎合金鋼中的碳化物，達到均勻分布的目的；還可以提高鍛件的水平機械性能，降低機械性能的異向性。

　　大型蛋糕鍛件和寬板鍛件主要是頭部變形，頭部變形量很大，但目前超聲波探傷率很高，主要是由于內(nèi)部水平內(nèi)裂紋層缺陷，但目前的工藝理論無法解釋。為此，自20世紀90年代以來，經(jīng)過長期的認真研究，中國學者從主變形區(qū)和被動變形區(qū)理論開始，對頭部理論進行了深入的研究。提出了剛性塑料機械模型的拉應力理論和靜水應力機械模型的切應力理論，同時進行了大量的定性物理模擬實驗，利用廣義滑移線法和機械分塊法分析工件內(nèi)部應力狀態(tài)，大量數(shù)據(jù)證明了理論的合理性和正確性，揭示了普通平板圓柱體內(nèi)部應力的分布規(guī)律，提出了錐板滾動的新工藝，建立了剛性塑料機械模型。

　　二、拔長工藝

　　拔長是大軸鍛件鍛造過程中必不可少的一道工序，也是影響鍛件質(zhì)量的主要工序。通過拔長工藝，可以減少坯料的截面積，增加長度。同時還可以破碎粗晶，鍛造內(nèi)部疏松和孔洞，細化鑄件組織，從而獲得均質(zhì)致密的鍛件。在研究平砧拉長工藝的同時，人們逐漸認識到大鍛件內(nèi)部應力和應變狀態(tài)對鍛件內(nèi)部缺陷的重要性，從普通上下平砧拉長到上下平砧下V砧拉長和上下V砧拉長。后來，通過改變拔長砧的形狀和工藝條件，提出了WHF鍛造、KD鍛造、FM鍛造、JTS鍛造、FML鍛造、TER鍛造、SUF鍛造和新的FM鍛造。

　　1.WHF鍛造法是一種強力壓下寬平砧的鍛造方法。其鍛造原理是利用上下寬平砧，壓力率大。鍛造過程中心臟的大變形有利于消除鋼錠內(nèi)部缺陷，廣泛應用于大型水壓機的鍛造中。

　　2.KD鍛造方法是在WHF鍛造方法的基礎(chǔ)上開發(fā)的來的。其原理是利用鋼錠在長期高溫條件下具有足夠的塑性，可在有限的設(shè)備上用寬砧大壓下率鍛造。上下V型寬砧鍛造有利于提高鍛件表面的金屬塑性，增加心臟的三向壓應力狀態(tài)，有效鍛造鋼錠內(nèi)部缺陷。

　　3.FM鍛造方法是利用上平砧、下平臺鍛造不對稱變形、下平臺鍛造摩擦阻力，使鍛件從上到下逐漸變形，使拉應力轉(zhuǎn)移到空白與平臺接觸面，增加中心靜水壓應力，改善變形體的應力狀態(tài)。

　　4.JTS鍛造方法是在鍛造前將鋼錠加熱到高溫，然后快速冷卻表面，鋼錠表面形成硬殼，心臟仍處于高溫狀態(tài)，硬殼固定鋼坯變形，使變形主要集中在鍛件中心，提高心壓實效果，提高鍛件合格率。

　　5.FML鍛造法是在FM法的基礎(chǔ)上降低壓力機負荷的鍛造方法。砧板的寬度比坯料窄，長度方向與坯料軸向方向一致。以下輔助工具仍然是一個大平臺。在再鍛造過程中，壓力和鍛造比相對較小，在保證坯料內(nèi)部孔洞有效鍛造的前提下，在疏松缺陷的前提下。

　　6.TER鍛造法采用寬平砧在一個方向上拉長，采用錯誤的砧工藝進行多次強壓拉長，使坯料在一個方向上產(chǎn)生大變形，有效鍛造內(nèi)部孔缺陷。采用該方法鍛造時，壓力小，鍛造成型周期短，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

　　7.SUF鍛造法是一種鍛造方法，通過控制砧寬比，充分降低鋼錠的高度，然后將截面鍛成矩形。它是一種用寬平砧壓扁的鍛造方法。采用寬平砧壓扁，增加了鋼錠軸附近金屬塑性流動范圍的寬度，更有利于鍛造鋼坯的心臟缺陷。

　　8.新的FM鍛造方法是在FM鍛造方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)鍛件心臟的橫向應力與材料寬比之間的關(guān)系，增加對材料寬比的控制，從而降低心臟的橫向拉應力。在采用新的FM鍛造方法原理生產(chǎn)大型鍛件時，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

　　三、胎模鍛造工藝

　　輪胎模具鍛造是一種直接用坯料或自由鍛造將坯料預鍛成輪胎鍛造所需的形狀和尺寸，然后在自由鍛造設(shè)備上使用輪胎模具進行最終鍛造的鍛造方法。輪胎模具鍛造不固定在鍛造設(shè)備上，使用時放在設(shè)備下砧上，使用方便，無需安裝，大大節(jié)省了模具試驗時間，工藝操作靈活多樣；由于金屬變形始終在模具室內(nèi)完成，鍛件的形狀和尺寸主要由輪胎模具保證，可獲得復雜的形狀和準確的尺寸要求，加熱火災和變形過程也減少，不僅提高了金屬材料的利用率，而且減少了加工時間，大大提高了勞動生產(chǎn)率。在鍛件質(zhì)量方面，由于模具的作用，金屬變形受到限制，鍛件組織密集，鍛件質(zhì)量較好，表面質(zhì)量好，加工余量小，材料利用率大大提高，生產(chǎn)效率高，鍛件形狀復雜；也可在小型設(shè)備上生產(chǎn)大型鍛件，局部成型。基于上述優(yōu)點，輪胎模具鍛造受到了許多制造商的關(guān)注和青睞。