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高徑比H/D=1.0—2.0的圓柱體坯料在平砧間鐓粗時,隨著壓下量的增加,金屬逐漸向側表面流動,鐓粗完成后毛坯外部呈現單鼓形(中間直徑大,兩端直徑小),用計算機數值模擬顯示坯料平砧鐓粗后其內部應變分布和損傷分布如圖1-1所示。從圖可以看出鐓粗過程中各區域的變形不均勻,損傷最容易出現于側表面的鼓形處。根據變形情況,將毛坯內部區域分成三個變形區。
第一個區域一般稱為難變形區,位于坯料上下端面和平砧接觸的區域;第二個區域一般稱為大變形區,位于坯料內部中心區域:第三個區域為小變形區,位于坯料外自由變形的區域。坯料不加熱時鐓粗產生變形不均勻的主要原因是平砧砧面與坯料上、下端面之間接觸存在摩擦的影響,通常對于大型環件制坯工藝來說,鑄錠都是采用熱鐓粗,除了平砧砧面與鑄錠上、下端面之間產生接觸摩擦外,溫度分布不均勻也是影響應變分布的一個重要因素,鑄錠上、下端面與砧面接觸發生熱傳導,使得鑄錠上、下端面處材料的溫度降低較快,變形抗力大,金屬發生塑性變形較為困難,因此難變形區的金屬受到的摩擦影響大,溫度較低,變形程度最小,從而鑄錠這塊區域鑄態組織不易破碎,難以發生再結晶,從而容易保留粗大的鑄態結構。大變形區處于毛坯內部受到的摩擦影響小,溫度降低慢,變形程度大,鑄態組織容易破碎,同時易發生再結晶,有利于晶粒的細化,同時毛坯內部處于三向壓應力狀態利于鑄錠內部孔隙的壓合,從而形成明顯的鍛態組織,提高了鍛件的性能。小變形區變形程度介于大變形區和難變形區之間,大變形區金屬的向外塑性流動作用到小變形區的金屬,使其受到切向拉應力,鼓度越大的地方,受到的切向拉應力就越大,當其超過了材料允許的強度極限值時,毛坯表面可能會產生縱向裂紋等缺陷。
高徑比I-t/D<1的坯料在鐓粗時,由于相對高度較小,上、下端面處的難變形區容易相碰撞,使其毛坯內部存在拉應力,使得孔隙性等缺陷加劇;
高徑比I-I/D>2.5.3的坯料在鐓粗時,容易在毛坯兩端側表面處出現雙鼓形,當砧面不平整,坯料傾斜,坯料原有的性能不均勻等情況時,會產生失穩而發生縱彎曲。