神戶制鋼公司開發(fā)采用近終形模壓法預(yù)測(cè)鍛造負(fù)荷的技術(shù)

當(dāng)鍛造負(fù)荷比鍛壓機(jī)的壓力更大時(shí)，無(wú)法壓下到目標(biāo)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(yù)測(cè)鍛造負(fù)荷很重要。為此神戶制鋼公司開發(fā)了采用近終形模壓法預(yù)測(cè)鍛造負(fù)荷的技術(shù)。

約束系數(shù)和接觸面積是與鍛模和鍛坯的摩擦系數(shù)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(yīng)變速度的不同而產(chǎn)生大的變化，因此在預(yù)測(cè)鍛造負(fù)荷時(shí)，必須高精度掌握變形阻抗。

在對(duì)大型鍛件進(jìn)行了預(yù)鍛形狀和鍛模形狀設(shè)計(jì)時(shí)，神戶制鋼公司通過(guò)塑性變形解析，計(jì)算了鍛造負(fù)荷。由于解析對(duì)象為軸對(duì)稱形狀，因此神戶制鋼公司進(jìn)行了二維（軸對(duì)稱）的塑性變形解析。設(shè)定鍛坯溫度1200℃，壓下速度為10mm/s和50mm/s兩種。當(dāng)壓下速度為10mm/s時(shí)，雖然鍛造負(fù)荷比50mm/s時(shí)的低，但壓下到目標(biāo)壓下位置（1,150mm）時(shí)的鍛造負(fù)荷超過(guò)了鍛壓機(jī)的最大加壓力的130MN，無(wú)法壓下至目標(biāo)位置。因此，必須減小鍛造負(fù)荷。

減小鍛造負(fù)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(shè)備上來(lái)看，將加熱爐內(nèi)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(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)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(fù)荷的方法。首先，作為試驗(yàn)對(duì)象的鍛鋼零部件為軸對(duì)稱形狀，通過(guò)以鍛模的對(duì)稱軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以鍛造所要求的形狀。因此，把內(nèi)面成形用的鍛模視為與目標(biāo)鍛造形狀內(nèi)面相同的形狀，并由軸對(duì)稱形狀的鍛模變?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。神戶制鋼公司將此方法稱為“旋轉(zhuǎn)鍛造法”。該鍛造方法是在每一次壓下時(shí)就要提升和旋轉(zhuǎn)鍛模一次，在變更壓下位置后再次進(jìn)行壓下，反復(fù)進(jìn)行這些操作直至達(dá)到目標(biāo)壓下位置為止。