鐓粗變形時金屬流動有哪些特點及其控制

使坯料高度減小，橫截面增大的成形工序稱為鐓粗。鐓粗變形是塑性變形過

程中zui基本的變形方式，不僅一些鍛件(如餅塊鍛件、空心鍛件等)必須采用鐓

粗變形，而且其他鍛造工序(如拔長、沖孔等)也包含鐓粗因素。因此研究鐓粗

變形時金屬流動特點及其控制對大變形方法的實現(xiàn)具有十分重要意義。

鐓粗變形時金屬流動有哪些特點及其控制

(1)鐓粗變形時金屬的流動特點

*章緒論

圓截面坯料鐓粗時，坯料的變形流動情況與坯料的高徑比(吼佃D)有關。 一般坯料(島歸薩n8q)鐓粗時，坯料的變形是不均勻的，外觀呈現(xiàn)鼓形，即

巾問直徑大，兩端直徑小(圖1．5)。圖1-6為網(wǎng)格法試驗得到的平砧鐓粗后坯

料內(nèi)部變形的情況，可以看出鐓粗時坯料變形是不均勻的。 廣|『，一 l { i 八 ll { !

圖l一5平砧鐓粗圖

圖1．6平砧鐓粗時坯料子午面的網(wǎng)格變化

鍛件變形區(qū)按變形程度大小可分為三個區(qū)域，如圖1．7所示。第1區(qū)金屬的

變形程度zui小，第1I區(qū)金屬的變形程度zui大，第1II區(qū)金屬的變形程度居中。

圖1—7鐓粗時按變形程度分區(qū)和各區(qū)應力狀況

平板間熱鐓粗坯料時，產(chǎn)生變形不均勻的原因主要有兩個方面：

1)工具與坯料端面之間的摩擦力，增加了金屬變形需要的單位壓力，使其

變形困難。在高度方向上，坯料的中間部分(II區(qū))受到的摩擦影響?。慌髁系?/span>

上、下端(I區(qū))受到的摩擦影響大，變形相對困難。在接觸面上，由于坯料中

心處的金屬流動受到外層金屬的阻止，即越靠近中心的區(qū)域，受到的變形抗力越

大(即0-2、盯，大，圖1—7)，變形越困難。由于這樣的受力情況，形成近似錐形

的第1區(qū)比第1I區(qū)變形困難，一般稱為困難變形區(qū)。

2)熱鐓粗時坯料的溫度不均勻。坯料與工具接觸的上、下端面的金屬(I

區(qū))，溫度降低快，變形抗力大，比坯料中間處(1I區(qū))的金屬變形困難。

高坯料(Ho／D023．0)鐓粗時，變形也是不均勻的，常產(chǎn)生雙鼓形(圖1．8)，

其原因是打擊能量首先被坯料上、下兩端金屬吸收，上部和下部變形大、中部變

形小Il2|。 高徑比>3．0的坯料鐓粗時，易產(chǎn)生縱向彎曲。 [土] r] 霉藹 I [±] (?· ?1) (I? ?I) I I C—_J

圖l-8高坯料鐓租時形成雙鼓形

(2)鐓粗變形時金屬流動控制

鐓粗變形的不均勻性會引起鍛件內(nèi)部組織不均勻與側(cè)表面裂紋。因此，需要

改善或消除引起變形不均勻的因素，以保證鍛件內(nèi)部組織均勻，防止鍛件側(cè)表面

裂紋產(chǎn)生。解決措施有以下四個方面：

1)改變坯料與模具之間的邊界條件，如減小模具與坯料之間的摩擦、溫度

差等，主要有以下措施：采用軟金屬墊板，使用潤滑劑，預熱模具等113,14】。

2)改變坯料形狀，如采用凹形毛坯鐓粗，套環(huán)內(nèi)鐓粗，端面帶凹形坯料鐓

粗等114,15】。

3)改變變形方式，如模具采用錐形板鐓粗，扭．壓復合加載鐓粗，先壓凹端

再取平板鐓粗，疊鐓等[16,17】。

4)采用反復鐓粗拔長的鍛造工藝【18,20】

反復鐓粗拔長工藝有單向(軸向)反復墩拔、十字反復墩拔、雙十字反復墩拔

等多種變形方法。其共同點是鐓粗時鍛件的困難變形區(qū)在拔長時受到變形，使坯

料各區(qū)域變形比較均勻。

為防止鐓粗時產(chǎn)生縱向彎曲，圓柱體毛坯高度與直徑之比不應超過2．5～3．0，

在2．0～2．2的范圍內(nèi)更好。對于平行六面體毛坯，其高度與較小基邊之比應小于3．5～4．0t201。

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