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

當(dāng)鍛造負荷比鍛壓機的壓力更大時，無法壓下到目標(biāo)壓下量，由此會產(chǎn)生鍛件局部充填不足的問題。從確定鍛造工藝方面來看，高精度預(yù)測鍛造負荷很重要。為此神戶制鋼公司開發(fā)了采用近終形模壓法預(yù)測鍛造負荷的技術(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)測鍛造負荷時，必須高精度掌握變形阻抗。

在對大型鍛件進行了預(yù)鍛形狀和鍛模形狀設(shè)計時，神戶制鋼公司通過塑性變形解析，計算了鍛造負荷。由于解析對象為軸對稱形狀，因此神戶制鋼公司進行了二維（軸對稱）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，雖然鍛造負荷比50mm/s時的低，但壓下到目標(biāo)壓下位置（1,150mm）時的鍛造負荷超過了鍛壓機的最大加壓力的130MN，無法壓下至目標(biāo)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(shè)備上來看，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)過熱現(xiàn)象。因此，研究了通過減小鍛坯和鍛模的接觸面積來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形狀，通過以鍛模的對稱軸為中心進行旋轉(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，并由軸對稱形狀的鍛模變?yōu)榻厝∫粋€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就要提升和旋轉(zhuǎn)鍛模一次，在變更壓下位置后再次進行壓下，反復(fù)進行這些操作直至達到目標(biāo)壓下位置為止。