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隨著鋼鐵、能源、石油化工所需鍛件重量、尺寸的增大，鋼錠的重量不斷增加，防止或減少鋼錠內部的冶金缺陷變得更加困難。另一方面由于鋼錠重量尺寸的增大，水壓機噸位在相對減小，鍛件的質量標準又在不斷提高。用傳統的鐓粗、拔長變形工藝來打碎鋼錠內部的鑄造組織、修復內部的冶金缺陷已不能滿足鍛件的質量要求。拔長、鐓粗是大型鍛件鍛造中應用最廣泛的兩個工步，拔長與鐓粗相比，由于坯料變形部分的體積小，變形量大，缺陷區域應力高；因而拔長是打碎鑄造組織，修復冶金缺陷的主要工步。下面介紹一種大型鍛件鍛造拔長新工藝：凹面砧拔長新工藝。
鍛造變形過程中，由于摩擦和溫度梯度的影響，在工具和鍛坯接觸區域的附近總是或大或小地存在一個難變形區。難變形區的大小與形狀對鍛件內部的變形分布和應力狀態有重要的影響，因而影響著鍛件的質量。拔長時，在砧子與鍛坯的接觸區域附近存在難變形區，它的壓下方向與軸線垂直，由于鋼錠的冶金缺陷沿軸線附近存在，拔長工步中，應在沿軸線附近的區域形成大的變形量和良好的應力狀態，有利于鋼錠的冶金缺陷的修復。鍛坯與砧子的接觸區域存在難變形區正好符合拔長工步的這一變形特點要求，從變形的角度分析，當鍛坯與砧子的接觸區域存在難變形區時，則心部區域變形量必然大；從應力的角度分析，拔長工步中，由于存在剛端約束，當心部金屬流動速度大時，為保持變形體的連續性，上下兩難變形區必然通過剛端阻礙軸線附近處金屬的流動，從而在心部造成較大的軸向壓應力。因此，在鍛坯與砧子的接觸區域存在難變形區對修復鋼錠的冶金缺陷是有利的，且難變形區越大，效果越明顯。根據以上分析，將砧子的底平面改為中間略有凹度的曲面，能增大砧底處的難變形區。這種砧子底面為凹曲面的拔長工藝，稱為凹面砧拔長。研究證明，凹面砧拔長在疏松壓實、空洞體積閉合方面都好于普通砧拔長。與現有其他特殊鍛造方法相比，凹面砧拔長有應用方便、適用范圍廣的優點。 |