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圖2.23所示為H/D-2.5的坯料進行兩步法鐓粗成形工藝與平砧鐓粗成形工藝時,坯料內部中點的徑向應力、切向應力與壓下量的關系。
由圖可以看出,采用平砧鐓粗工藝時,在壓下量40%之前,坯料內部中心點的應力值隨著壓下量的增加而增大,切向應力、徑向應力均為拉應力,坯料墩粗過程中,軸向應力為壓應力,在此之前,內部中點的應力狀態為兩向拉應力一向壓應力狀態,拉應力的存在可能會誘發鑄錠內部原有的孔洞變成裂紋,嚴重影響毛坯的內部質量;在壓下量40%之后,毛坯內部中點的徑向應力與切向應力隨著壓下量的增加而急劇增加,此時切向應力、徑向應力變為壓應力,坯料內部中點的應力狀態為三向壓應力狀態,有利于毛坯內部原有孔洞的愈合,同時減小了出現裂紋的可能性。若鐓粗過程中壓下量小于40%,平砧鐓粗工藝內部應力狀態較差不利于內部孔洞的愈合,同時有可能產生新的裂紋。采用兩步法鐓粗成形工藝時,坯料內部中點的應力狀態一直處于三向壓應力狀態,隨著壓下量的增加也是增大,40%之后急劇增大,這表明采用兩步法鐓粗成形工藝,能夠改變初始鐓粗過程中的應力狀態,避免裂紋等缺陷的產生。圖2.24所示為H/D-2.5的坯料進行兩步法鐓粗成形工藝與平砧鐓粗成形工藝時,坯料側表面中點的切向應力與壓下量的關系。
圖中可以發現,采用平砧鐓粗工藝時,側表面中點處的切向應力隨著壓下量的增加逐漸增加,為拉應力,鐓粗工藝完成后拉應力值急劇達到最大值,拉應力的出現非常容易導致毛坯的側表面產生縱向裂紋,這樣第二章提到的鐓粗缺陷吻合。采用兩步法鐓粗成形工藝隨著壓下量的增加,側表面中點處的切向應力從壓應力變為拉應力,且最終的拉應力值相對于平砧鐓粗的值明顯較小,表明采用兩步法鐓粗成形工藝有助于降低毛坯側表面裂紋出現的趨勢。