當鍛造負荷比鍛壓機的壓力更大時(shí),無(wú)法壓下到目標壓下量,由此會(huì )產(chǎn)生鍛件局部充填不足的問(wèn)題。從確定鍛造工藝方面來(lái)看,高精度預測鍛造負荷很重要。為此神戶(hù)制鋼公司開(kāi)發(fā)了采用近終形模壓法預測鍛造負荷的技術(shù)。
約束系數和接觸面積是與鍛模和鍛坯的摩擦系數和接觸面形狀有關(guān)聯(lián)的值。另外,變形阻抗會(huì )因材料的鍛造溫度、變形和應變速度的不同而產(chǎn)生大的變化,因此在預測鍛造負荷時(shí),必須高精度掌握變形阻抗。
在對大型鍛件進(jìn)行了預鍛形狀和鍛模形狀設計時(shí),神戶(hù)制鋼公司通過(guò)塑性變形解析,計算了鍛造負荷。由于解析對象為軸對稱(chēng)形狀,因此神戶(hù)制鋼公司進(jìn)行了二維(軸對稱(chēng))的塑性變形解析。設定鍛坯溫度1200℃,壓下速度為10mm/s和50mm/s兩種。當壓下速度為10mm/s時(shí),雖然鍛造負荷比50mm/s時(shí)的低,但壓下到目標壓下位置(1,150mm)時(shí)的鍛造負荷超過(guò)了鍛壓機的最大加壓力的130MN,無(wú)法壓下至目標位置。因此,必須減小鍛造負荷。
減小鍛造負荷的方法有兩種:一是減小變形阻抗;二是減小接觸面積。提高鍛件溫度可以有效減小變形阻抗。從設備上來(lái)看,將加熱爐內的溫度提高到1230℃左右是可能的,但如果把鍛件溫度提高到1200℃以上,有可能出現過(guò)熱現象。因此,研究了通過(guò)減小鍛坯和鍛模的接觸面積來(lái)降低鍛造負荷的方法。首先,作為試驗對象的鍛鋼零部件為軸對稱(chēng)形狀,通過(guò)以鍛模的對稱(chēng)軸為中心進(jìn)行旋轉,可以鍛造所要求的形狀。
因此,把內面成形用的鍛模視為與目標鍛造形狀內面相同的形狀,并由軸對稱(chēng)形狀的鍛模變?yōu)榻厝∫粋€(gè)斷面的板狀鍛模,也可以減小鍛坯與鍛模的接觸面積。神戶(hù)制鋼公司將此方法稱(chēng)為“旋轉鍛造法”。該鍛造方法是在每一次壓下時(shí)就要提升和旋轉鍛模一次,在變更壓下位置后再次進(jìn)行壓下,反復進(jìn)行這些操作直至達到目標壓下位置為止。