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鍛造試驗測量方法[ 01-02 09:05 ]

根據表 3-4 所制定的鍛造工藝卡進行鍛造，其試驗過程中鐓粗和拔長工序如圖3-5所示，鍛打過程中通過夾鉗進行手動轉動、翻轉和送進等操作。由于鍛造過程包含了鐓粗和拔長兩種主要鍛造工序，其變形量比較大。因此本試驗選取了第一次鐓粗和第一次拔長過程進行數據的測量。 鳳谷工業爐集設計研發,生產銷售,培訓指導,售后服務一體化,專利節能技術應用,每年為企業節省40%-70%的能源成本,主要產品加熱爐,工業爐,節能爐,蓄熱式爐,垃圾氣化處理設備，歡迎致電咨詢:0510-88818999

試驗鍛造加熱設備—室式鍛造加熱爐[ 01-02 08:05 ]

加熱設備采用 1.5×1M 天然氣加熱爐如圖 3-1 所示，爐子爐膛規格深 1000mm×寬1500mm×高 1700mm，最高加熱溫度 1280℃。加熱爐加熱過程的溫度采用可編程電腦控制系統進行控制，溫度控制精度：±5℃，溫度均勻性≤6℃。 鳳谷工業爐集設計研發,生產銷售,培訓指導,售后服務一體化,專利節能技術應用,每年為企業節省40%-70%的能源成本,主要產品加熱爐,工業爐,節能爐,蓄熱式爐,垃圾氣化處理設備，歡迎致電咨詢:0510-88818

鍛造方法的第二次拔長的形狀[ 01-01 10:05 ]

采用三種不同鍛造方法拔長后，坯料的形狀如圖 2-33 所示。三個坯料的總體尺寸大致為1500mm×485mm×485mm，達到了預定的尺寸要求。由圖可見，三個坯料總體形狀相同，只有在坯料的兩端形狀有所不同。在坯料的兩端，由于受到鍛錘的擊打，金屬流動而產生一定的腰鼓形。采用軸向反復鐓拔和徑向十字鍛造法鍛造后，坯料兩端的腰鼓形狀基本是一致的；而采用綜合鍛造法鍛造后，坯料兩端的腰鼓形最小，這是由于采用綜合鍛造法第二次拔長時，坯料是通過轉角 45°倒棱來進行拔長，在倒棱過程中，由于砧板于坯料

鍛造方法的第二次拔長的鍛造載荷分析[ 01-01 09:05 ]

當坯料長度達到 1100mm 時，先鍛打坯料一趟后，然后翻轉 90°再鍛打一趟，分別記錄不同鍛造方法在此過程中上砧板受到最大的鍛造載荷曲線（如圖 2-32 所示）。由圖可見，采用綜合鍛造法拔長時上砧板的鍛造載荷要比軸向拔長和徑向拔長時的鍛造載荷小，其原因是在綜合鍛造法拔長采用的是倒棱壓方拔長，拔長過程坯料與砧板之間的接觸面積要比其他兩種拔長方法小，鍛造變形抗力會相對比較小一些。而軸向反復鐓拔和徑向十字鍛造法的拔長鍛造載荷變化曲線比較一致，其原因是在鍛造條件下，兩種方法的鍛造坯料形狀比較一致，變形抗力相似。在

鍛造方法的第二次拔長的表面溫度場分析[ 01-01 08:05 ]

采用不同鍛造方法第二次拔長后，坯料表面溫度場分布情況如圖 2-30 所示。由圖可見，三種不同鍛造方法拔長后坯料表面溫度有一個共同點，是低溫區主要出現在坯料的兩端的邊緣區域，這是由于坯料兩端邊緣處散熱性好，溫度低些。而不同點是采用軸向反復鐓拔法拔長后坯料表面溫度分布比較均勻；而采用徑向十字鍛造法和綜合鍛造法拔長后坯料表面溫度低溫區相對比較多一些，其原因是第二次拔長時坯料拔長方向不同所造成的，軸向拔長時，坯料兩端端面 E1與砧板的接觸，而徑向十字和綜合拔長時，坯料側表面 S1是第二次鐓粗與砧板接觸的表面，因此三種不同鍛

第二次鐓粗的成形質量和形狀分析[ 12-31 10:05 ]

三種不同鍛造方法第二次鐓粗完成后坯料的形狀如圖 2-28 所示。由圖可見，第二次鐓粗后，坯料近似一個正方體。與第一次鐓粗后的腰鼓圓柱體相比，形狀有很大的差異。這是由于鐓粗前坯料的形狀不同所造成的。三種不同鍛造方法鐓粗后的坯料側表面都有明顯的下凹，這是在第一次拔長后坯料側表面 S1的不平整下凹所造成的?？梢?，第一次拔長的坯料表面的成形質量對第二次鐓粗后坯料的表面成形質量有著直接的影響。 坯料的鐓粗后的側視圖如圖 2-29 所示，由圖可見，采用軸向反復鐓拔法鐓粗后，坯料中間出現的鼓肚形要比采用徑向十字鍛造法和

第二次鐓粗的鍛造力分析[ 12-31 09:05 ]

第二次鐓粗過程中鍛錘最大鍛造載荷變化曲線如圖 2-27 所示。由圖可見，不同鍛造方法第二次鐓粗過程的鍛造力載荷曲線的變化規律基本是一致的，坯料內部金屬材料會產生致密現象，并且坯料與砧板的接觸面積會越來越大，導致了砧板的鍛造力隨著壓下率的增大了線性增大。在鐓粗的起始階段，采用軸向鐓拔法的鍛造載荷上升速度比采用徑向十字和綜合法的鍛造載荷上升速度快，主要是由于軸向鐓粗的坯料兩端鼓肚形狀要小于其他兩種鍛造方法坯料兩端鼓肚形狀，在相同相對壓下率的情況下，坯料兩端與砧的接觸面積最大。而隨著鐓粗的進行，壓下率不斷增大，不同鍛造方

第二次鐓粗的表面溫度分析[ 12-31 08:05 ]

第二次鐓粗完成后坯料的溫度場如圖 2-24 所示，由于前面鍛造方法的相同，因此采用徑向鍛造法和綜合鍛造方法第二次鐓粗后溫度場相同的。由圖可見，由于鐓粗過程中，溫度比較低的上下砧板與坯料兩端反復的進行接觸，坯料與砧板之間的傳熱速度要比坯料與空氣之間的傳熱速度快，坯料兩端面 E1溫度比較低。在坯料端面 E1的外緣區域分布著不均勻低溫區，這與第一鐓粗后的溫度場有所不同。其原因主要是坯料經過前面的鍛造后，變形已經比較嚴重，形狀不均勻對稱，造成了第二鐓粗時坯料端面與砧板之間的接觸不均勻，坯料端面的傳熱也產生了偏差。在坯料的側

第一次拔長的表面成形質量[ 12-30 10:05 ]

第一次拔長完成后，坯料的表面質量如圖 2-21 所示。為了分析坯料表面的缺陷，分別取坯料的中心平面，然后測量一個側面中心線上的 15 個點到中心平面的距離，如圖 21 所示。三種不同鍛造方法的拔長后坯料側面的平整情況如圖 2-22b 所示。由圖可見，軸向拔長 Xmax=-247，Xmin=-254mm，最大偏差為 7mm；徑向和綜合拔長 Xmax=-246，Xmin=-253mm，最大偏差為 7mm。因此，采用徑向拔長的方法時，拔長后的平面平整、質量較好。鳳谷工業爐集設計研發,生產銷售,培訓指導,售后服務一體化,專

鍛造載荷分析[ 12-30 09:05 ]

當坯料長度達到 1000mm 時，先鍛打坯料一趟后，然后翻轉 90°再鍛打一趟，分別記錄不同鍛造方法在此過程中上砧板受到最大的鍛造載荷曲線（如圖 2-20 所示）。由圖可見，采用軸向拔長時上砧板的鍛造載荷要比徑向十字和綜合拔長時的鍛造載荷小，其原因是在坯料的拔長方向上，采用軸向拔長的方法坯料兩端產生的鼓肚形狀小于采用徑向拔長方法時的鼓肚形狀，在相同拔長接觸面積下，坯料兩端的鼓肚形狀越大，就會越限制了金屬的流動，軸向拔長時參加金屬流動的體積相對少一些，載荷也會更小一些。而在不同拔長方法下，其不同工位的鍛造載荷

不同鍛造方法第一次拔長的應力分析[ 12-30 08:05 ]

針對坯料低溫區鍛造時易產生裂紋，因此選擇第一次拔長開始時坯料的端面，以坯料端面中心點為坐標原點O，然后分別在坯料端面中心線的水平X方向和豎直Y方向每隔50mm取一個點，如圖2-17所示，跟蹤其每一個點的應力值。不同鍛造方法拔長下，坯料端面中心水平方向和中心線垂直方向上的應力值分別如圖2-18和圖2-19 所示。由圖 2-18a 可見，采用不同鍛造方法拔長后，坯料端面水平方向外緣點的橫向應力起初都是壓應力，從外緣點到中心點，各個點的應力值變化趨勢是先由壓應力逐漸減小到零，然后其應力值再次逐漸變大，轉變成拉應力；并在中

不同鍛造方法第一次拔長的表面溫度分析[ 12-29 10:05 ]

三種不同鍛造方法第一次拔長后坯料的表面溫度場分布如圖 2-16 所示。由圖可見，采用軸向反復鐓拔法拔長后坯料表面溫度分布比較均勻；而采用徑向十字鍛造法和綜合鍛造法拔長后坯料表面溫度低溫區相對比較多一些。其原因是沿著坯料軸向開始拔長時，坯料兩端的溫度都比較低，側表面溫度比較均勻；而沿著坯料徑向開始拔長時，低溫區是在坯料的兩個側面上，因此徑向十字拔長后，坯料側面溫度會比較低一些。在坯料溫度比較低的區域大多都是出現在坯料與砧板反復接觸的邊緣區域，其原因是該區域砧板溫度相對比較低，而且坯料與砧板之間的換熱系數遠大于坯料與空

鍛造成形分析[ 12-29 09:05 ]

坯料第一次鐓粗后的形狀為腰鼓形，三種不同鍛造方法第一次鐓粗后形狀和最大直徑如圖 2-15 所示，其變形后最大直徑為 Φ850mm，而鍛前坯料直徑為 Φ580mm。其鼓形系數按照相對直徑比計算公式：式中，Dg為鐓粗變形后坯料的最大直徑，D0為鐓粗前坯料的直徑。鼓形系數的大小會直接影響到坯料的成形質量，較大的鼓形系數容易導致坯料表面裂紋的產生，因此，鐓粗過程一般要控制鼓形系數，避免產生裂紋。三種不同鍛造方法第一次鐓粗后的鼓形系數按照公式計算為 0.469?？芍谝淮午叴趾笈髁瞎男蜗禂迪鄬^小，較有利于坯料質量的控制。鳳

鍛造成形質量[ 12-29 08:05 ]

三種不同鍛造方法第一次鐓粗后，坯料的最終形狀如圖 2-14 所示。由圖可見，三種不同鍛造方法第一次鐓粗后坯料的形狀是一致的，都是呈餅狀腰鼓形，其表面質量基本沒有什么缺陷，成形質量都比較好。鳳谷工業爐集設計研發,生產銷售,培訓指導,售后服務一體化,專利節能技術應用,每年為企業節省40%-70%的能源成本,主要產品加熱爐,工業爐,節能爐,蓄熱式爐,垃圾氣化處理設備，歡迎致電咨詢:0510-88818999

不同鍛造方法的第一次鐓粗的應力分析（4）[ 12-28 10:05 ]

坯料表面P1點和心部P2點的軸向應力變化的跟蹤曲線如圖2-12所示。從軸向應力變化曲線可以看出，整個墩粗過程中，兩點受到的軸向應力均為壓應力，當墩粗壓下率小于30%時，P1點和P2點的應力值基本保持不變。當壓下率大于30%時，P1點的軸向應力值開始隨著壓下率的增大而呈線性減小;而P2點的軸向應力值則開始隨著壓下率的增大而呈線性迅速增大;在壓下率小于40%時，P2點的軸向壓應力值小于P1點的軸向壓應力值。當壓下率大于40%時，P2點的軸向應力值開始大于P1點的軸向應力值，并隨著壓下率的增大，兩點之間軸向應力的差值也逐

不同鍛造方法的第一次鐓粗的應力分析（3）[ 12-28 09:05 ]

坯料表面P1點和心部P2點的徑向應力變化的跟蹤曲線如圖2-11所示。對于坯料表面中心P1點，在整個墩粗過程徑向應力值一直基本保持為0;對與坯料心部P2點，在墩粗起初階段(壓下率小于30%時)為徑向拉應力，P2點的拉應力隨著壓下率的增大而減小;當壓下率大于30%時，坯料心部的P2點則由起初的徑向拉應力逐步的轉變為徑向壓應力，應力值隨著壓下率的增大而增大。其原因是表面中心P1由于受力的平衡關系，不產生徑向應力;而對于坯料中心處的P2點由于幾何位置的對稱性，所以在周向和徑向的應力的變化基本是一致的，且都由初始的拉應力狀態

不同鍛造方法的第一次鐓粗的應力分析（2）[ 12-28 08:05 ]

坯料表面P1點和心部P2點的周向應力變化的跟蹤曲線如圖2-10所示。在墩粗起初階段，坯料表面P1點就為拉應力，P1點的拉應力值隨著壓下率的增大而增大;而坯料心部P2點起初階段也為拉應力，P2點的拉應力隨著壓下率的增大而減小。而當壓下率大于30%時，坯料心部的P2點則由起初的周向拉應力逐步的轉變為周向壓應力，應力值隨著壓下率的增大而增大。這是由于墩粗過程，鍛件會產生腰鼓形，起初階段腰鼓形變大趨勢并不特別明顯，因此表面中心點P1應力變化并不明顯，隨著壓下率的增大，腰鼓形變得越來越大，所以表面中心點Pi隨著坯料腰鼓形的增

不同鍛造方法的第一次鐓粗的應力分析（1）[ 12-27 10:05 ]

分別在坯料的中心對稱平面YZ上，取坯料心部和外表面兩個點跟蹤其墩粗過程中的等效應力變化如圖2-9所示。由于三種不同鍛造方法第一次墩粗過程模型時相同，因此兩點相對應等效應力的變化曲線是一致。由圖可見，隨著相對壓下率的增大，坯料表面P1點的等效應力值不斷增大，兩者之間呈線性關系，其原因主要有兩點，第一點是由于在墩粗過程坯料的側表面中間會產生一定鼓肚形狀，隨著鼓肚形狀的不斷增大，坯料表面的P1產生的拉應力會不斷增大;第二點是由于坯料表面溫度隨著時間變化而逐漸下降，坯料表面金屬流動會隨著溫度的下降而變得困難，因此等效應力呈

不同鍛造方法的第一次鐓粗的表面溫度分析[ 12-27 09:05 ]

由于在第一次鐓粗過程中，由于軸向反復鐓拔法、徑向十字鍛造法和綜合鍛造法相對應的模型是相同，因此在第一次鐓粗后坯料的溫度場變化也是相同的（如圖 2-8 所示）。由圖可見，鐓粗后坯料的兩端面溫度比較低，這是由于鐓粗過程中，溫度比較低的上下砧板與坯料面反復的進行接觸，坯料與砧板之間的傳熱速度要比坯料與空氣之間的傳熱速度快，因此坯料面溫度下降比較快。而從坯料的端部低溫區又可看出，在坯料面的邊緣形成一個環形的低溫區，其原因是在坯料面邊緣處，砧板散熱快，溫度相對比較低，坯料端部邊緣區域與砧板之間傳熱速度要比坯料端部中心區域與砧

不同鍛造方法的第二次拔長模型[ 12-27 08:05 ]

當坯料的尺寸高度再次被墩粗至750mm時，完成第二次墩粗，然后分別建立軸向反復墩拔法、徑向十字鍛造法和綜合鍛造法相對應的第二次拔長模型如圖2-7所示。在模型中，軸向反復墩拔法的拔長方向則繼續沿著坯料原來的軸線方向進行拔長，而徑向十字鍛造法拔長方向則垂直于坯料原來的軸線方向拔長，綜合鍛造法是則是先使坯料轉角450，然后對坯料進行倒棱，然后再壓方拔長。模型中坯料的網格、溫度場和應力場等特性都繼承前面墩粗完成時的特性，其他模擬條件設置如前面表2-3所示。鳳谷工業爐集設計研發,生產銷售,培訓指導,售后服務一體化,專利節能技