等溫鍛造
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-18
等溫鍛造的實例教程
采用等溫鍛造或超塑性鍛造，不僅可以成形許多常規金屬材料，而且可以成形許多常規變形方法不能加工的低塑性、難變形材料，目前已廣泛應用到合金鋼、鈦合金、鋁合金、鎂合金、高溫合金、金屬間化合物、大塊非晶、復合材料以及粉末材料的成形加工方面。等溫鍛造和超塑性鍛造工藝規范的確定以材料流動應力低、塑性高、氧化少為原則，并要兼顧到模具材料的承受能力。材料在等溫狀態下的流動應力受溫度、應變和應變速率的影響，既具有應變強化特性，又具有應變速率強化特性。依材料品種、成形溫度和應變速率不同，上述兩種特性彼此消長，而材料的塑性也同樣受上述因素的影響。合理的成形工藝熱力規范可以保證材料具有較高的塑性和低的變形抗力，有利于成形過程的穩定進行。不同種類的材料其應力應變曲線具有很大的差異，為了合理地確定其等溫鍛造和超塑性鍛造工藝規范，應對不同材料的等溫鍛造和超塑性鍛造成形性能進行具體分析。
如前所述，組織超塑性的前提是材料具有等軸細
晶組織。
獲得該組織的途徑有三種：
工業供貨狀態即
為等軸細晶組織，主要是部分鈦合金（如Ti-6Al-
4V）、雙相不銹鋼（如0Cr21Ni5Ti）；
為獲得超塑性
而特殊開發的材料品種，主要是在超塑性研究早期；
工業牌號材料的細晶化處理。
展開 相比粗晶區晶粒組織，過渡區晶粒組織細化的程度明顯加大，這主要與過渡區離試樣中心位置較近，在等溫鍛造過程中變形量較大而動態再結晶較為充分有關。
圖3 GH720Li 合金在1080℃經不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1100℃等溫鍛造過程組織演變分析
圖4 為GH720Li 合金試樣在1100℃經不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。可以看出，1100℃等溫鍛造時，細晶區晶粒組織也不受鍛造速度的影響，保持細于ASTM 8 級的均勻細晶組織；粗晶區和過渡區晶粒組織隨著鍛造速度的增大，粗晶破碎和再結晶細化的程度增大，其中過渡區晶粒細化程度更大，但仍不能獲得均勻細晶組織。與1080℃等溫鍛造組織演變相比，1100℃時粗晶區和過渡區晶粒細化的程度加大，尤其是較大變形量的過渡區晶粒均勻細化更為明顯。
圖4 GH720Li 合金在1100℃經不同
速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1120℃等溫鍛造過程組織演變分析
圖5 為GH720Li 合金試樣在1120℃經不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。可以看出，1120℃等溫鍛造時，細晶區、過渡區和粗晶區的晶粒組織演變規律的趨勢與1080℃和1100℃時的趨勢相一致。與1080℃和1100℃等溫鍛造組織演變不同的是，隨著鍛造溫度升高至1120℃，粗晶區和過渡區組織再結晶程度進一步加深，晶粒組織均勻性提升；過渡區大部分晶粒與細晶區的晶粒度級別相當，但局部還存在粗晶；較高鍛造速度下粗晶區晶粒組織已演變成均勻再結晶組織，但晶粒粗于ASTM 8 級。
圖5 GH720Li 合金在1120℃經不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
綜合分析可知，當棒材初始組織細于ASTM 8 級時，等溫鍛造變形組織基本不受鍛造參數的影響。
展開 來源：互聯網 作者：黃湘龍 易幼平
關鍵字：有限元 QForm 等溫鍛造 仿真模擬
本文在QForm 2D/3D仿真平臺上對7085鋁合金翼身接頭進行等溫鍛造過程模擬，對等溫鍛造中流線、應力、應變、最大載荷以及可能產生的折疊進行全方面模擬，提出了相應的等溫鍛造成形方案與工藝參數，為等溫鍛造參數以及鍛造用模具優化設計提供幫助。
輕質高強度鋁合金模鍛件在航天航空領域中應用廣泛，翼身接頭作為連接飛機機翼與機身的重要承力部件，要求必須具有優良的綜合力學性能。傳統的通過焊接工藝加工航空接頭，抗疲勞能力較差；而采用自由鍛或機加工方法會浪費大量材料。等溫模具鍛造技術具有尺寸精確、材料利用率高、鍛造所需液壓機噸位小以及組織均勻等優點。等溫鍛造由于鍛件與模具溫度相同，消除了溫鍛工藝冷模效應，大幅度降低了材料變形抗力，非常適合復雜型面模鍛件的精密成形，受到了國內外學者的普遍關注。同時，等溫鍛造對模具強度和鍛件設計提出了很高的要求，要獲得充填完好的航空接頭鍛件并不容易，其工藝制訂常規做法是采用多次工業試驗方法，調試確定鍛造工序與模具，這個導致了制造成本與生產周期的增加。
隨著計算機和CAE技術發展，數值模擬方法已成為求解復雜成形問題的強有力工具。QForm由俄羅斯Quantor公司專家基于有限元計算方法開發而成，專門用于解決鍛造問題，適合于模擬冷鍛、溫鍛和熱鍛等工藝。同時，QForm也可以模擬粉末鍛造和鐓鍛，適應設備有機械壓力機、鍛錘、螺旋壓力機、液壓機和多錘頭壓機。QForm優點在于不需人工控制網格生成、步距和其他數值模擬特定參數，結果準確度與用戶對有限元技術熟練程度無關。
展開 腹板厚度與飛邊厚度越薄，鍛造壓力越高，腹板厚度與鍛件的投影面積成正比。
結論
⑴不同于鋼質模的生產工藝流程，鋁合金鍛件的工藝流程為：材料檢驗→鋸切下料→加熱→鍛造→粗切邊→T6處理→硬度檢查→精切邊→噴丸→終檢→入庫→發交。
⑵采用天然氣在線烤模的方式，保證模具溫度始終在430℃左右，實現鋁合金等溫鍛造。
⑶采用粗、精兩次切邊工藝。粗切時用壓緊圈將飛邊壓緊，切邊凹模與鍛件間隙控制在0.6mm以上，鍛件上殘留毛刺較大；再進行T6熱處理，使硬度提高，晶粒細化；最后進行精切邊，切除殘留的毛刺，保證質量符合圖紙要求。
——文章來自《鍛造與沖壓》第5期
展開 隨著我國市場經濟體質的不斷發展和完善，傳統的鍛造模具技術已經無法滿足市場的需求。隨著科技的不斷進步，鍛造模具已經廣泛運用在航天、船舶、汽車等重要領域，我國的鍛造技術也在不斷地蓬勃發展。
本文主要介紹下現有的精密鍛造模具成形技術，并簡單的講解下其發展趨勢。
一、精密鍛造技術的概念
精密鍛造成形技術，指的是在零件基本成形后，只需少許加工或無需加工就可以使用的零件成形技術，又稱近凈成形技術。這種技術是以常規鍛造成形技術為基礎發展起來的，是由計算機信息技術、新能源、新材料等集成的一門應用技術。現階段，精密鍛造成形技術主要用在精鍛零件和精化毛坯等方面。
二、精密鍛造成形技術的種類
精密鍛造成形技術，它的優勢很明顯，成本低、效率高、節能環保、精度高等。這種成形工藝種類很多，按成形速度劃分：高速精鍛、一般精鍛、慢速精鍛成形等;以鍛造過程中金屬流動狀況為標準劃分：半閉、閉式、開式精鍛成形工藝;按成形溫度劃分：超塑、室溫、中溫、高溫精鍛成形等;按成形技術分為：分流鍛造、等溫鍛造、復動鍛、復合成形、溫精鍛成形、熱精鍛成形和冷精鍛成形等。按成形技術對精鍛技術進行的劃分，已經成為了生產中人們習慣分類方式。
1.復動鍛造
復動鍛造，又稱閉塞鍛造，這種工藝是最先進的精鍛技術之一。這種技術是通過一個沖頭在封閉凹槽內部單向擠壓或是用兩個沖頭雙向復動擠壓而使得金屬一次成型的，成型的零件屬于無飛邊的近凈精鍛件。之所以要用閉塞鍛造，是為了使材料使用率上升，降低加工工序的復雜度。
閉塞鍛造能夠做到通過一次操作而成形復雜的型面并取得很大變形量，在生產復雜零件時能夠省去絕大多數的切削，有效降低成本。
2. 等溫鍛造
等溫鍛造指的是在恒定溫度下將胚料在模具中鍛造加工成精鍛成形零件的工藝。
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鎳基合金在等溫鍛造或超塑性
鍛造前通常需要經過細晶化處理。
目前，粉末高溫合金渦輪盤普遍采用等溫鍛造成形[40,41]，歐美采用鉬鈦鋯(TZM)鉬基合金作為鍛模材料，工作溫度可達1200 ℃，但TZM合金在高溫下抗氧化性能較低，因此其作為等溫鍛造模具必須在真空下使用，而建立完善的全封閉等溫鍛造設備投資巨大且維護成本很高。
用于大多數行業的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機械等零件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節材。
根據鍛模的運動方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環和斜軋等方式。
試驗方法、材料以及設備
試驗設備
TiAl4822合金等溫鍛造工藝試制采用2000t等溫鍛造裝置，該裝置可保證鍛造過程溫度及變形速度，滿足此次試驗的需求。
試驗材料
試驗材料采用中科院金屬所制造的φ260mm 鑄錠。
智能液壓機比傳統液壓機的使用范圍更廣，產品附加值高，可以應用于金屬板件沖壓、等溫鍛造、粉末壓制、橡膠硫化、纖維板熱壓、校直、壓裝、注塑等精密成形工藝。
圖為興迪自主研發的板材充液成形設備，適用于筒形件、盒形件、復雜曲面零件等復雜形狀零部件成形，尤其適合制造加工大面積、高精度、局部構造復雜多變的薄壁板材類零部件，可在汽車、航天航空、船舶、軍工等行業廣泛應用。
來源：互聯網 作者：黃湘龍 易幼平
關鍵字：有限元 QForm 等溫鍛造 仿真模擬
本文在QForm 2D/3D仿真平臺上對7085鋁合金翼身接頭進行等溫鍛造過程模擬，對等溫鍛造中流線、應力、應變、最大載荷以及可能產生的折疊進行全方面模擬，提出了相應的等溫鍛造成形方案與工藝參數，為等溫鍛造參數以及鍛造用模具優化設計提供幫助。
采取的對策
由于自由鍛錘為沖擊類設備，石棉容易破碎打飛，鈦合金無法使用石棉軟包套進行鍛造，從而無法減緩鈦合金鍛造時的溫降。所以只能通過加快鍛造節奏，減少鍛造時間來減少溫降。根據實際經驗得知，自由鍛造中最耗費時間的是整形測尺寸環節。只要能快速的達到預期尺寸，減少整形測尺寸的時間，就可大大縮短鍛造總時間。
胎模的采用將達到預期效果。
圖3 GH720Li 合金在1080℃經不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1100℃等溫鍛造過程組織演變分析
圖4 為GH720Li 合金試樣在1100℃經不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。
所有成形工序在數控等溫鍛造液壓機上完成，其主要技術參數為：公稱力25MN，具有680kN 壓力，在650℃完成，變形速度為0.5mm/min。模具材料為工具鋼5Cr3W3MoVSi，模具如圖21 所示。
復合擠壓之后，鍛件符合圖紙要求。在外形上無折疊和夾層缺陷。在模擬時，沒有觀察到壁部扭曲。機械加工后的零件，如圖22 所示。
（3）粉末高溫合金
這是一類以精細金屬粉末為原料，采用熱等靜壓和等溫鍛造等方法加工而成的高溫合金材料。
