鍛造工藝
關注創建者：匿名 創建時間：2016-03-11
鍛造工藝的視頻教程
鍛造工藝仿真應用與解析
2、鍛造工藝仿真應用案例：某軸零件徑向鍛造仿真分析：運動關系定義、預定義參數設置與數據處理等；從工藝仿真、重點參數數據定義到優化應用。優化分析基本使用方法。 3、鍛造工藝仿真常見問題 鍛造工藝仿真過程常見問題及處理。
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鍛造工藝的實例教程
鍛造坯料下料長度為φ300mm×(623±3)mm，坯料倒角R15mm。鍛造設備為40MN油壓機，鍛造加熱采用普通的箱式電爐，控溫精度為±10℃，坯料到溫裝爐。為防止變形熱的急劇上升，要求操作的過程中控制鐓粗或整體壓扁的壓下間隔時間、壓下量和采用中等變形速率。
圖1 鍛件尺寸要求
除特別注明外，鐓粗壓下時間間隔為10 ～15s，當鍛造坯料尺寸大于300mm 時，單次壓下量為小于20mm；當鍛造坯料大于200mm 小于300mm 時，單次壓下量小于15mm；當鍛造坯料小于200mm 時，單次壓下量小于10mm。拔長時壓下間隔時間為5 ～10s，拔長過程中不宜出現折疊缺陷，采用逐步送進的方式進行拔長，不允許在同一位置連續壓扁拔長。鐓粗和拔長的過程中可以翻面交替進行，為避免坯料和模具直接接觸和溫降過快，與油壓機接觸的坯料端面必須墊上石棉，如果石棉破碎或被壓成粉末狀應進行更換。鍛造的過程中如果出現裂紋、折疊等缺陷，應排除缺陷后再加熱進行鍛造，鍛造坯料修傷的寬深比大于10，圓滑過渡。本文共研究了3 種鍛造工藝，分別標記為鍛造工藝A、鍛造工藝B 和鍛造工藝C。
鍛造工藝A
⑴鍛造工藝A 的技術參數。
鍛造工藝A 采用兩相區反復鐓拔工藝。溫度達到設定溫度裝入到箱式電阻爐，爐溫均勻性為±10℃，加熱溫度為(Tβ-40)℃，最短保溫時間按0.7min/mm×有效厚度計算，最長保溫時間按小于1.2min/mm×有效厚度計算，趁熱回爐且保溫時間減半。終鍛溫度大于850℃，鍛后置于料架上風冷或趁熱回爐。
⑵鍛造工藝A 的變形工步。
鍛造工藝A 變形工步見表3。
表3 鍛造工藝A 變形工步
鍛造工藝B
⑴鍛造工藝B 的技術參數。
鍛造工藝B 采用鈦合金兩相區鍛造+β 相區鍛造＋兩相區鍛造技術，最終兩相區成形。
展開 這些大型鍛造液壓機的成功建立，說明我國自由鍛造裝備代表了國際先進的裝機水平，提升了我國大型鍛壓裝備的加工能力和機械化水平，為我國核電和火電等行業大型鍛件的生產奠定了基礎。
圖1 萬噸級鍛造液壓機
萬噸級鍛造液壓機工藝體系分析
萬噸級鍛造液壓機具有規模大，技術復雜，涉及到多個學科和專業，操作起來需要各相關系統相配合，這就要求工藝體系必須具有清晰的邏輯結構、科學的工藝流程、各步驟之間的關系明確，這樣才能高效、有條理地管理大型鍛件的鍛造生產。萬噸級鍛造液壓機的建立需要多領域技術為設備的正常運行提供支撐，總的來說，萬噸級鍛造液壓機工藝體系的邏輯結構是工藝支撐和工藝流程這兩部分構成的運行生命體，圖2 是4300mm 軋機支承輥鍛件在萬噸級鍛造液壓機上的工藝體系結構。
圖2 鍛造工藝體系結構
工藝支撐
工藝技術基礎要素包括各類標準、規范、準則、數據、工具及軟件等，萬噸級鍛造液壓機的工藝支撐具體表現為鍛件圖紙設計標準、鋼錠及坯料加熱工藝規范、鍛造變形方法、冷卻及熱處理規范、各個步驟操作的工裝輔具等。這些要素是客觀存在的，必須科學合理地加以使用，并使其創造和產生價值，因此需要將工藝流程加入到工藝體系中去。
工藝流程
在萬噸級鍛造液壓機工藝體系中，工藝流程是工藝技術的體現，大型鍛件進行到哪一個生產環節，就需要相應的工藝支撐對其進行規范，確保萬噸級鍛造液壓機正確、合理地加工出合格的大型鍛件，使得設計與加工過程都有據可依。工藝支撐和工藝流程在萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立中都是不可或缺的。
鍛造工藝體系建立
鍛造工藝體系的建立，是萬噸級鍛造液壓機正常運行及鍛造出合格產品的關鍵所在，圖3 所示為萬噸級鍛造液壓機的鍛造工藝體系設計過程。
展開 這些大型鍛造液壓機的成功建立，說明我國自由鍛造裝備代表了國際先進的裝機水平，提升了我國大型鍛壓裝備的加工能力和機械化水平，為我國核電和火電等行業大型鍛件的生產奠定了基礎。
圖1 萬噸級鍛造液壓機
萬噸級鍛造液壓機工藝體系分析
萬噸級鍛造液壓機具有規模大，技術復雜，涉及到多個學科和專業，操作起來需要各相關系統相配合，這就要求工藝體系必須具有清晰的邏輯結構、科學的工藝流程、各步驟之間的關系明確，這樣才能高效、有條理地管理大型鍛件的鍛造生產。萬噸級鍛造液壓機的建立需要多領域技術為設備的正常運行提供支撐，總的來說，萬噸級鍛造液壓機工藝體系的邏輯結構是工藝支撐和工藝流程這兩部分構成的運行生命體，圖2 是4300mm 軋機支承輥鍛件在萬噸級鍛造液壓機上的工藝體系結構。
圖2 鍛造工藝體系結構
工藝支撐
工藝技術基礎要素包括各類標準、規范、準則、數據、工具及軟件等，萬噸級鍛造液壓機的工藝支撐具體表現為鍛件圖紙設計標準、鋼錠及坯料加熱工藝規范、鍛造變形方法、冷卻及熱處理規范、各個步驟操作的工裝輔具等。這些要素是客觀存在的，必須科學合理地加以使用，并使其創造和產生價值，因此需要將工藝流程加入到工藝體系中去。
工藝流程
在萬噸級鍛造液壓機工藝體系中，工藝流程是工藝技術的體現，大型鍛件進行到哪一個生產環節，就需要相應的工藝支撐對其進行規范，確保萬噸級鍛造液壓機正確、合理地加工出合格的大型鍛件，使得設計與加工過程都有據可依。工藝支撐和工藝流程在萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立中都是不可或缺的。
鍛造工藝體系建立
鍛造工藝體系的建立，是萬噸級鍛造液壓機正常運行及鍛造出合格產品的關鍵所在，圖3 所示為萬噸級鍛造液壓機的鍛造工藝體系設計過程。
展開 本研究選取TiAl4822 合金進行鍛造工藝參數研究，通過TiAl4822 合金不同鍛造工藝參數的試驗和鍛造試塊性能分析，摸索適宜的鍛造溫度、應變速率、變形量等鍛造工藝參數，確保TiAl4822 合金在工藝窗口范圍內良好的鍛造可加工性。
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。鑄錠的室溫抗拉強度為381MPa，700℃抗拉強度為311MPa，850℃抗拉強度為397.5MPa，室溫延伸率為1.06%，700℃延伸率為5.6%，850℃延伸率為0.7%。
試驗方法
通過TiAl 合金(TiAl4822)不同鍛造參數下的等溫鍛造工藝試驗，分析鍛造溫度、變形速率、變形量和鍛后冷卻方式對鍛造熱加工性的影響；后采用初步確定的工藝參數范圍開展鍛造試驗，并進行試塊力學性能分析，根據分析結果得出一個最優的鍛造工藝參數。
試驗步驟：鍛造前采用電爐到溫裝爐方式對坯料加熱，加熱時間按厚度乘以保溫系數計算，坯料加熱保溫結束后在2000t 鍛造壓機上進行鍛造，鍛后試塊冷卻至室溫后熱處理，試塊熱處理工藝參數為：1240℃保溫2h 后冷卻。
試驗過程以及結果分析
前期鍛造參數確定
前期試驗目標是初步確定鍛造溫度范圍、應變速率及鍛后冷卻方式。在φ260mm 的棒料上切取25mm×25mm×70mm試料若干，按不同參數進行近等溫鍛造，第1 次試驗參數見表1。
表1 第1 次試驗參數表
圖1 為上述第1 組試驗的鍛造試塊，圖2 為第1組(爐冷)至第4 組試驗的鍛造試塊，圖3 為第5 組至第8 組試驗的鍛造試塊。
展開 閉式鍛造即無飛邊鍛造，一般只在回轉體類產品上應用，如汽車變速箱齒輪、殼體、法蘭類產品等。閉式鍛造可以大幅提高材料利用率，提高模具壽命，同時可以取消切邊工序，降低生產成本，是鍛造生產的理想目標。本文主要選取非回轉體類突緣（圖1）為研究對象，分析其閉式鍛造工藝，此工藝可以向同類產品推廣。
圖1 產品圖
開式鍛造工藝分析
鍛件圖設計
開式鍛造工藝的鍛件圖（圖2）外圓拔模斜度5°，分模線在外圓中間位置，鍛件重量5.63kg。
開式鍛造模具設計與工藝
圖2 鍛件圖(開式)
制定開式鍛造工藝流程為：加熱→鐓粗→預鍛→終鍛→切邊→沖孔→熱處理→表面清理。突緣的開式鍛造為常規設計，此處不做詳細介紹，鐓粗工序為自由鐓粗，鐓粗高度130mm；預鍛熱鍛件圖如圖3所示，設計在2500t鍛壓機上生產，預鍛飛邊厚度設計為4mm，終鍛飛邊厚度設計為3mm，采用切邊沖孔聯合模工藝，下料規格φ80mm×171mm，材料利用率83%，終鍛打擊力1878t，模具壽命7000件。
閉式鍛造工藝分析
鍛件圖設計
閉式鍛造工藝的鍛件圖（圖4）外圓拔模斜度2°，允許上邊緣充不滿R≤3mm，毛刺≤1mm，鍛件質量5.55kg。
圖3 預鍛鍛件圖(開式)
圖4 鍛件圖(閉式)
閉式鍛造模具設計與工藝
閉式鍛造工藝最重要的是預鍛模具的設計，預鍛工步主要起到預成形和分料作用，按照以往經驗設計，使用Forge軟件模擬發現，當鍛件充滿時鍛件兩側毛刺較高（圖5）。預鍛模具設計的合理，可以保證終鍛件充滿的同時不產生毛刺，非回轉體突緣形狀復雜，無法按照以往經驗設計，必須對成形過程進行分析，科學合理的設計模具，才能實現閉式鍛造工藝。制定閉式鍛造工藝流程為：加熱→鐓粗→預鍛→終鍛→沖孔→熱處理→表面清理，這里詳細介紹預鍛模具設計過程。
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鍛造工藝的最新內容
穿透氧化層干擾：在鍛造等工藝中，工件表面的氧化層往往掩蓋真實溫度，短波技術能更準確地捕捉表面實際溫度，減少誤差。
關鍵性能參數
寬廣的高溫量程：測量范圍覆蓋450°C至1800°C，且無需切換子量程，即可實現全量程的高精度測量。
高清熱成像：配備高動態CMOS探測器，分辨率為396 x 300像素，能夠捕捉細微的溫度分布差異。
選取依據：
選用了典型的底盤件前下控制臂，該零件涉及沖壓、焊接、鍛造成型工藝，同時從實體下控制臂結構和板殼下控制臂結構兩方面驗證軟件的精度。分析過程涉及到材料非線性和幾何非線性。
后保險杠結構型面復雜，使用傳統有限元前處理耗時較多，仿真工況涉及約束模態分析以及表面剛度分析。
選取依據：
選用了典型的底盤件前下控制臂，該零件涉及沖壓、焊接、鍛造成型工藝，同時從實體下控制臂結構和板殼下控制臂結構兩方面驗證軟件的精度。分析過程涉及到材料非線性和幾何非線性。
后保險杠結構型面復雜，使用傳統有限元前處理耗時較多，仿真工況涉及約束模態分析以及表面剛度分析。
PART02
Simufact Forming：
鍛造工藝的“數字實驗室”
海克斯康Simufact Forming鍛造工藝仿真包括鐓粗、模鍛、拉伸、拔長、自由鍛、擠壓、輥鍛、線割、熱處理等工藝，能夠幫助用戶通過仿真的方式實現鍛造成形工藝虛擬試錯，通過對成形過程中材料流動、溫度、應力、應變、折疊缺陷、設備噸位、微觀晶粒等分析，幫助優化鍛造工藝。
PART02
Simufact Forming：鍛造工藝的“數字實驗室”
?？怂箍礢imufact Forming鍛造工藝仿真包括鐓粗、模鍛、拉伸、拔長、自由鍛、擠壓、輥鍛、線割、熱處理等工藝，能夠幫助用戶通過仿真的方式實現鍛造成形工藝虛擬試錯，通過對成形過程中材料流動、溫度、應力、應變、折疊缺陷、設備噸位、微觀晶粒等分析，幫助優化鍛造工藝。
SM2鋼的鍛造工藝與SM1鋼相同，鍛后不必退火。SM2鋼的固溶加熱溫度為870~930°C，一般選900°C固溶處理2h后油冷，硬度為42~45HRC，700°C高溫回火2h后油冷，硬度為28HRC，具有良好的切削性能，加工成形后經500~520°C時效處理，硬度為40HRC。對于要求型腔表面光潔、精度較高的模具，可在此硬度下進行精加工，拋光表面。
、折疊、材料流動、噸位預測等問題，幫助優化鍛造工藝。
Simufact Forming鍛造工藝鏈式仿真
02 鍛造工藝仿真的經濟效益
引入Simufact Forming能夠給客戶帶來多大的經濟效益，是每個客戶在考慮引入仿真工具幫著其解決問題必須要考慮的一個問題。
精彩直播預告
金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應用于各行各業。
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。
