镦粗变形时金属流动有哪些特点及其控制

镦粗变形时金属流动有哪些特点及其控制

使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。镦粗变形是塑性变形过

程中zui基本的变形方式，不仅一些锻件(如饼块锻件、空心锻件等)必须采用镦

粗变形，而且其他锻造工序(如拔长、冲孔等)也包含镦粗因素。因此研究镦粗

变形时金属流动特点及其控制对大变形方法的实现具有十分重要意义。

镦粗变形时金属流动有哪些特点及其控制

(1)镦粗变形时金属的流动特点

*章绪论

圆截面坯料镦粗时，坯料的变形流动情况与坯料的高径比(吼佃D)有关。 一般坯料(岛归萨n8q)镦粗时，坯料的变形是不均匀的，外观呈现鼓形，即

巾问直径大，两端直径小(图1．5)。图1-6为网格法试验得到的平砧镦粗后坯

料内部变形的情况，可以看出镦粗时坯料变形是不均匀的。 广|『，一 l { i 八 ll { !

图l一5平砧镦粗图

图1．6平砧镦粗时坯料子午面的网格变化

锻件变形区按变形程度大小可分为三个区域，如图1．7所示。第1区金属的

变形程度zui小，第1I区金属的变形程度zui大，第1II区金属的变形程度居中。

图1—7镦粗时按变形程度分区和各区应力状况

平板间热镦粗坯料时，产生变形不均匀的原因主要有两个方面：

1)工具与坯料端面之间的摩擦力，增加了金属变形需要的单位压力，使其

变形困难。在高度方向上，坯料的中间部分(II区)受到的摩擦影响小；坯料的

上、下端(I区)受到的摩擦影响大，变形相对困难。在接触面上，由于坯料中

心处的金属流动受到外层金属的阻止，即越靠近中心的区域，受到的变形抗力越

大(即0-2、盯，大，图1—7)，变形越困难。由于这样的受力情况，形成近似锥形

的第1区比第1I区变形困难，一般称为困难变形区。

2)热镦粗时坯料的温度不均匀。坯料与工具接触的上、下端面的金属(I

区)，温度降低快，变形抗力大，比坯料中间处(1I区)的金属变形困难。

高坯料(Ho／D023．0)镦粗时，变形也是不均匀的，常产生双鼓形(图1．8)，

其原因是打击能量首先被坯料上、下两端金属吸收，上部和下部变形大、中部变

形小Il2|。 高径比>3．0的坯料镦粗时，易产生纵向弯曲。 [土] r] 霉蔼 I [±] (?· ?1) (I? ?I) I I C—_J

图l-8高坯料镦租时形成双鼓形

(2)镦粗变形时金属流动控制

镦粗变形的不均匀性会引起锻件内部组织不均匀与侧表面裂纹。因此，需要

改善或消除引起变形不均匀的因素，以保证锻件内部组织均匀，防止锻件侧表面

裂纹产生。解决措施有以下四个方面：

1)改变坯料与模具之间的边界条件，如减小模具与坯料之间的摩擦、温度

差等，主要有以下措施：采用软金属垫板，使用润滑剂，预热模具等113,14】。

2)改变坯料形状，如采用凹形毛坯镦粗，套环内镦粗，端面带凹形坯料镦

粗等114,15】。

3)改变变形方式，如模具采用锥形板镦粗，扭．压复合加载镦粗，先压凹端

再取平板镦粗，叠镦等[16,17】。

4)采用反复镦粗拔长的锻造工艺【18,20】

反复镦粗拔长工艺有单向(轴向)反复墩拔、十字反复墩拔、双十字反复墩拔

等多种变形方法。其共同点是镦粗时锻件的困难变形区在拔长时受到变形，使坯

料各区域变形比较均匀。

为防止镦粗时产生纵向弯曲，圆柱体毛坯高度与直径之比不应超过2．5～3．0，

在2．0～2．2的范围内更好。对于平行六面体毛坯，其高度与较小基边之比应小于3．5～4．0t201。

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