KD鍛造法是第一重型機(jī)器廠創(chuàng)造，采用上下V形寬砧大壓下量鍛造的方法，該鍛造法有利于增加鍛件心部三向壓應(yīng)力，提高鋼錠內(nèi)部缺陷的鍛合效果。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，通過實(shí)際跟蹤發(fā)現(xiàn)，按照以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定工藝參數(shù)與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)存在一定偏差，為進(jìn)一步提高工序操作一致性，利用計(jì)算機(jī)對(duì)KD鍛造法進(jìn)行模擬研究分析，研究其金屬流動(dòng)規(guī)律性，制定鍛造過程工藝參數(shù)設(shè)計(jì)原則，從而指導(dǎo)工藝參數(shù)的設(shè)定，保證工序操作一致性。

研究方案

方案制定

分別模擬90°、60°、45°旋轉(zhuǎn)角度的拔長過程，壓下量按照20%控制，對(duì)比不同旋轉(zhuǎn)角度時(shí)對(duì)坯料心部的壓實(shí)效果，選取最優(yōu)方案，進(jìn)一步研究每趟次的實(shí)際展寬系數(shù)，從而達(dá)到指導(dǎo)工藝參數(shù)的設(shè)定，保證工序操作一致性的目的。

仿真模擬模型的建立

V形砧工具按照開口角度135°、砧寬800mm（圖1），坯料規(guī)格按照φ650mm×1600mm進(jìn)行建模（圖2）。

圖1 V形砧模型

圖2 坯料模型

研究數(shù)據(jù)分析

對(duì)不同翻轉(zhuǎn)角度模擬分析

分別按照翻轉(zhuǎn)角度90°、60°、45°，壓下量20%進(jìn)行模擬計(jì)算，對(duì)其模擬結(jié)果進(jìn)行匯總分析，如圖3所示。

圖3 三種方案模擬示意圖

⑴方案一中的拔長過程V砧與坯料每次壓下接觸正常，保證了坯料各部受力均勻，有利于坯料心部質(zhì)量的改善。方案二、方案三在模擬壓下過程中，均存在V形砧單邊接觸的情況，不利于坯料各部的均勻受力，也增加了操作機(jī)鉗臂的橫向負(fù)荷，對(duì)設(shè)備存在一定程度的損害。

⑵通過對(duì)比三種方案坯料心部的等效應(yīng)變情況，方案二拔長過程中心部最大等效應(yīng)變大于方案一最大等效應(yīng)變，但從截面的等效應(yīng)變分布情況來看，方案一效果明顯優(yōu)于方案二，方案三拔長效果與方案一、方案二相比，心部等效應(yīng)變效果最差。

通過上述模擬結(jié)果對(duì)比變形過程、等效應(yīng)變兩個(gè)方面可以看出，方案一的拔長效果在三種方案中最為理想。

展寬系數(shù)研究分析

根據(jù)第一階段模擬分析結(jié)果，按照翻轉(zhuǎn)角度90°，壓下量20%進(jìn)行模擬計(jì)算，研究展寬系數(shù)規(guī)律性，模擬結(jié)果見表1，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行歸納20%壓下量時(shí)展寬系數(shù)按照1.15測算較為合理。

表1 展寬系數(shù)模擬數(shù)據(jù)匯總

研究結(jié)果驗(yàn)證

按照模擬試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，策劃制訂了實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)方案，選取φ650mm，按照翻轉(zhuǎn)角度90°、壓下量20%、展寬系數(shù)1.15設(shè)計(jì)，試驗(yàn)工藝方案并組織試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)方案基本一致，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理見表2。

表2 展寬系數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

通過展寬系數(shù)模擬結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)測量的對(duì)比分析，認(rèn)為90°旋轉(zhuǎn)角度順序拔長過程中每趟次展寬系數(shù)可平均按照1.15計(jì)算。

結(jié)束語

綜上，通過對(duì)KD鍛造法拔長過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬研究，制訂了實(shí)際生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設(shè)計(jì)原則，保證了鍛造工藝參數(shù)與現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)操作的一致性，為產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可靠提供了保障。

段永恩，生產(chǎn)部部長，高級(jí)工程師，主要從事生產(chǎn)管理、生產(chǎn)工藝運(yùn)行工作，參與課題項(xiàng)目《Gr5材質(zhì)冷軋工作輥的研制開發(fā)》、《Gr5材質(zhì)整體鍛鋼支承輥的研制》分別獲得公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，擁有1項(xiàng)專利。

—— 來源：《鍛造與沖壓》 2019年第11期