用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法技术

本发明专利技术提供一种用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法，其包括：S1、预镦粗阶段：将上平砧单向初始压下，下平砧保持不动，通过上下平砧压紧夹住铸锭；S2、主变形阶段：上平砧持续下压，下平砧开始往复平移，对铸锭开始进行耦合镦粗,对饼类锻件可一次完成耦合镦粗主变形阶段；对非饼类锻件需翻转镦粗的，每次翻转都可按照S2方法进行镦粗，直至完成开坯主变形阶段；S3、压实平整阶段。本发明专利技术通过步骤S2的压剪耦合镦粗方法使铸锭内部产生较大的塑性变形，充分发挥剪应变的作用，进而提高铸锭心部的锻透性，达到细化晶粒、锻合孔洞疏松和消除偏析等目的，以大幅提高坯料质量。以大幅提高坯料质量。以大幅提高坯料质量。

【技术实现步骤摘要】
用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法


[0001]本专利技术属于材料锻造
，具体涉及充分发挥剪应变方法以改善锻坯内部质量的一种用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法。

技术介绍

[0002]镦粗是使坯料高度减小而横截面增大的锻造工序。若使坯料局部截面增大则称为局部镦粗。镦粗的作用包括由横截面较小的坯料得到横截面较大而高度较小的锻件；冲孔前增大坯料横截面和平整端面；提高下一步拔长时的锻造比；提高锻件的横向力学性能和减少各向异性；反复镦粗和拔长以打碎合金工具钢中的碳化物，使其分布均匀。
[0003]目前铸锭开坯大多利用上平砧和下平砧正压进行镦粗加工，为获得较好的制坯质量，镦粗时常采取大压下量的方法来改善坯料质量。
[0004]但是现有的工艺对改善坯料质量依然存在诸多不足之处：
[0005](1)因工作砧与坯料接触面的摩擦原因，铸锭心部变形极不均匀，对提高坯料整体质量不稳定；
[0006](2)翻转镦粗时，在锻坯的水平对称面和垂直对称面附近因较大的拉应力的反复作用导致孔洞可能再次出现，在对角区域内因反复作用的剪应变可能会生成新的疏松缺陷，从而无法得到质量较高的坯料。
[0007](3)在锻坯中心区域大变形过程中温度容易升高，导致打碎的晶粒会再次快速生长，细化晶粒效果不佳；
[0008](4)偏析和白点等缺陷主要以自身扩散为主，消除困难。

技术实现思路

[0009]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术通过压下和揉搓方法使铸锭内部产生较大的塑性变形，充分发挥剪应变的作用，进而提高铸锭心部的锻透性，达到细化晶粒、锻合孔洞疏松和消除偏析等目的，从而大幅提高坯料质量。
[0010]本专利技术目的在于取消现有镦粗方法中下平砧固定不动的约束条件，增加下平砧往复平移运动，结合上平砧正压镦粗，通过压应变和剪应变耦合作用，碾碎方式细化内部粗大晶粒、锻合内部孔洞疏松、揉开偏析等缺陷，实现铸锭优质开坯。
[0011]具体地，本专利技术提供一种用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法，其包括以下步骤：
[0012]S1、预镦粗阶段：首先将上平砧单向初始压下，下平砧保持初始位置不动，通过上平砧和下平砧压紧对铸锭进行夹持；
[0013]S2、主变形阶段：上平砧持续下压，同时下平砧在水平面内开始进行往复平移运动，通过上平砧作用的压应变和下平砧作用的剪应变耦合镦粗完成开坯主变形阶段，通过增加剪应变对锻透性的作用使得铸锭的中心变形区域的晶粒尺寸能够得到充分细化，具体主变形工作流程为:
[0014]对于饼类锻件，在材料塑性允许的范围内和铸锭被上平砧夹住的条件下，下平砧
选取最优的平移量、平移方向和往复次数，在上平砧压下量阈值内根据上述步骤一次耦合镦粗完成开坯主变形阶段；
[0015]对于非饼类锻件，以镦粗和拔长交替变形时，在材料塑性允许的范围内和铸锭被上平砧夹住的条件下，下平砧选取最优的平移量、平移方向和往复次数根据上述步骤进行初次压剪耦合镦粗，随后翻转铸锭，根据初次镦粗后的坯料尺寸更新下平砧的平移量、平移方向和往复次数后重复上述步骤再次压剪耦合镦粗，依此方法多次翻转镦粗后完成开坯主变形阶段；
[0016]S3、压实平整阶段：下平砧回到初始位置并保持静止，上平砧继续下压，直到满足坯料最终尺寸位置后停止动作，进一步压实锻件并平整端面。
[0017]优选地，下平砧的往复平移包括单向往复平移运动和/或多向往复平移运动。
[0018]优选地，步骤S1中首先利用上平砧、下平砧对加热金属铸锭进行预镦粗。
[0019]优选地，步骤S1中的压下量阈值的大小根据锻坯与上平砧和下平砧接触面之间的摩擦系数进行确定。
[0020]优选地，步骤S1中的压下量阈值的大小能够使压剪耦合镦粗时锻坯与上平砧和下平砧接触面不发生滑动。
[0021]优选地，步骤S2中的下平砧单侧平移距离为大于0.3倍初始铸锭直径值，并保证坯料不倾倒。
[0022]优选地，步骤S2中下平砧的往复平移包括直线运动或曲线运动。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0024](1)本专利技术适合于大规格锻件，在合理的工艺下，相对现有镦粗方法可减少翻转次数，提高加工效率。
[0025](2)本专利技术通过增加下平砧往复平移运动，结合上平砧正压镦粗，通过压应变和剪应变耦合作用，碾碎方式细化内部粗大晶粒、锻合内部孔洞疏松、揉开偏析等缺陷，实现铸锭优质开坯。
[0026](3)本专利技术通过压应变和剪应变耦合方法使铸锭内部产生较大的塑性变形，充分发挥剪应变的作用，进而提高铸锭心部的锻透性，达到细化晶粒、锻合孔洞疏松和消除偏析等目的，从而大幅提高坯料质量。
[0027](4)本专利技术的方法，对于圆饼类锻件可一次耦合镦粗完成开坯。在锻造比(镦粗前坯料高度与镦粗后坯料高度之比)为1.6和横移比(镦粗前坯料直径与下砧单侧平移量之比)为3.3时与传统平砧镦粗下锻造比为2时(常作为下限)内部晶粒细化质量相当，有助于提高工作效率。总之，在材料塑性允许的范围内和铸锭被上平砧夹住的条件下下砧选取合理的平移量、平移方向和往复次数等参数能够达到更优质量效果。
附图说明
[0028]图1为现有的铸锭传统平砧镦粗开坯示意图。
[0029]图2为本专利技术的工作流程示意图。
[0030]图3为本专利技术上平砧单向预压示意图。
[0031]图4为本专利技术下平砧向右平移示意图。
[0032]图5为本专利技术下平砧向左平移示意图。
[0033]图6为本专利技术下平砧归位示意图。
[0034]图7为本专利技术上平砧单向终压示意图。
[0035]图8为样例在传统平砧镦粗方法下内部晶粒分布结构示意图。
[0036]图9为样例在本专利技术工艺下内部晶粒分布结构示意图。
[0037]图中部分附图标记如下：
[0038]1‑
上平砧、2
‑
镦粗前铸锭轮廓、3
‑
镦粗过程锻坯轮廓、4
‑
下平砧、5
‑
难变形区域，6
‑
中心变形区域；7
‑
难变形区域，8
‑
中心变形区域。
具体实施方式
[0039]以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0040]图3
‑
图7示出了各个部件的工作示意图，图8所示为普通平砧正压镦粗后锻坯内部再结晶晶粒分布结构示意图。图9所示为本专利技术工艺镦粗后锻坯内部再结晶晶粒分布结构示意图。
[0041]本专利技术提供一种用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法，如图2所示，其包括以下步骤：
[0042]S1、预镦粗阶段：首先将上平砧1单向初始压下，下平砧4保持不动，通过上平砧1和下平砧4压紧夹住铸锭，上平砧1压下量的大小处于压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铸锭的往复压剪耦合镦粗方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、预镦粗阶段：首先将上平砧单向初始压下，下平砧保持初始位置不动，通过上平砧和下平砧压紧对铸锭进行夹持；S2、主变形阶段：上平砧持续下压，同时下平砧在水平面内开始进行往复平移运动，通过上平砧作用的压应变和下平砧作用的剪应变耦合镦粗完成开坯主变形阶段，通过增加剪应变对锻透性的作用使得铸锭的中心变形区域的晶粒尺寸能够得到充分细化，具体主变形工作流程为:对于饼类锻件，在材料塑性允许的范围内和铸锭被上平砧夹住的条件下，下平砧选取最优的平移量、平移方向和往复次数，在上平砧压下量阈值内根据上述步骤一次耦合镦粗完成开坯主变形阶段；对于非饼类锻件，以镦粗和拔长交替变形时，在材料塑性允许的范围内和铸锭被上平砧夹住的条件下，下平砧选取最优的平移量、平移方向和往复次数根据上述步骤进行初次压剪耦合镦粗，随后翻转铸锭，根据初次镦粗后的坯料尺寸更新下平砧的平移量、平移方向和往复次数后重复上述步骤再次压剪耦合镦粗，依此方法多次翻转镦粗后完成开坯主变形阶段；S3、压实平整阶段：下平砧回到初始位置并...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇平，赵长财，朱麒，刘俊铭，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：