大型锻件的锻造工艺

　　大型锻件一般应用在大型机械的关键部位，由于工作环境恶劣，受力复杂多变，因此，在生产过程中对大型锻件的质量要求很高。大锻件由钢锭直接锻造成形，生产大型锻件时，即使采用最先进的冶金技术，钢锭内部也不可避免存在微裂纹、疏松、缩孔、偏析等缺陷，严重影响锻件的质量，为了消除这些缺陷，提高锻件质量，就必须改进锻造工艺，选用合理的锻造工艺参数。接下来我们就来说三种大型锻件的锻造工艺。

　　一、 镦粗工艺

　　在大型锻件的自由锻生产中，镦粗是一个非常主要的变形工序。镦粗工艺参数的合理选择，对大锻件的质量起着决定性的作用。反复的镦拔不但可以提高坯料的锻造比，同时也可以破碎合金钢中的碳化物，达到均匀分布的目的;还可以提高锻件的横向力学性能，减小力学性能的异向性。

　　大型饼类锻件和宽板锻件都是以镦粗为主要变形，且镦粗的变形量很大，但是目前该类锻件的超声波探伤废品率很高，主要因为内部出现了横向内裂层缺陷，然而现行的工艺理论对此不能解释。为此，从90年代开始，中国学者经过长时间的认真研究，从主变形区以及被动变形区理论出发，对镦粗理论进行深入研究。提出了平板镦粗时刚塑性力学模型的拉应力理论以及静水应力力学模型的切应力理论，与此同时还进行了大量的定性物理模拟实验，并利用广义滑移线法和力学分块法来求解分析工件内部的应力状态，大量数据证明了该理论的合理性和正确性，揭示了利用普通平板镦粗圆柱体时其内部应力的分布规律，进而提出了锥形板镦粗新工艺，建立了方柱体镦粗的刚塑性力学模型。

　　二、拔长工艺

　　拔长是大型轴类锻件锻造过程中必须的一道工序，也是影响锻件质量的主要工序，通过拔长工序使坯料截面积减小，长度增加，同时也起到打碎粗晶、锻合内部疏松与孔洞、细化铸态组织等作用，从而获得均质致密的高质量锻件。在研究平砧拔长工艺的同时，人们逐步开始认识到大锻件内部的应力、应变状态对锻合内部缺陷的重要性，从普通的上下平砧拔长，发展到上平砧下 V 型砧拔长以及上下 V 型砧拔长，再到后来通过改变拔长砧形和工艺条件，又提出了WHF锻造法、KD锻造法、FM锻造法、JTS锻造法、FML锻造法、TER 锻造法、SUF锻造法以及新FM锻造法，这些方法都己经应用于大锻件生产，并且取得较好的效果。

　　三、 胎模锻造工艺

　　胎模锻造就是直接用坯料或者先经过自由锻把坯料预锻成胎锻所需的形状与尺寸，而后在自由锻设备上利用胎模进行终锻成形的锻造方法，胎模锻除了需要上下平砧及通用锻造工具外，还需要专用的胎模。胎模不固定在锻造设备上，当使用时就放在设备的下平砧上，不用时就卸下来，使用方便，不需要安装、大大节省了试模的时间，工艺操作灵活多样;由于金属变形始终在模膛内完成，锻件形状及尺寸主要有胎模保证，所以可以获得形状复杂以及尺寸要求准确的锻件，而且所需加热的火次及变形工序也减少，因此不但提高了金属材料利用率，而且减少机械加工工时，大大提高劳动生产率。从锻件质量方面来说，在成型过程时由于模具的作用，金属变形受到限制，锻造出来的锻件组织致密，锻件质量相对较好，表面质量也较好，机加工余量也很小，材料的利用率大大提高，生产效率也比较高，而且能够锻造形状较复杂的锻件;而且还可以在小型设备上生产大型锻件，还可以做到局部成型，基于以上优点，胎模锻造已经受到很多厂家的重视和青睐。

　　大型锻件锻造不仅要满足所需零件形状和尺寸，而且重要的是破碎铸态组织、细化晶粒、均匀组织、锻合缩孔、气孔和缩松等缺陷，提高锻件内部质量。钢锭尺寸愈大，钢锭中的缺陷也愈严重，锻造改善缺陷愈困难，进而增加了锻造难度。在锻造过程中，镦粗和拔长是最基本的工序，也是不可缺少的工序，对于具有特殊外形的锻件来说，胎模锻造也较为常用。