大型锻件国内外锻造方法及其发展历史

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大型锻件国内外锻造方法及其发展历史：
在研究平砧拔长的同时，各国学者逐步认识到应力应变状态对锻合大锻件内部缺陷是十分重要的，在寻求通过改变边界条件以获得最佳的锻合条件的过程中，发展了JTS锻造法、TER锻造法、SUF锻造法、FM锻造法、FML锻造法、AVD锻造法、WHF锻造法、KD锻造法、LZ 锻造法和新 FM 锻造法，这些方法都己成功应用于大锻件生产。
    (1) JTS 锻造法：二十世纪60年代初期，日本学者Tefeno和Shikano发明了表面降温的JTS法（Japan Tefeno and Shikano提出并命名）[32]，在我国常称为中心压实法或硬壳锻造法。其变形特点是：在锻前将加热到高温的钢锭表面快速冷却到 700℃左右，通过表面降温，心部仍保持高温，在表面形成一层硬壳，用宽度和长度均小于钢锭的窄上平砧锻造，在锻造过程中如同模锻中的锻模一样，使变形力集中在锻件中心部位，增加心部的压实效果。该法自提出以来，先后在美、苏、西德、捷克等国家得到了应用，取得了良好的效果。按照鹿野等人的调查统计，250根50吨以上钢锭采用JTS法锻制的轴类锻件，，产品的合格率由普通平砧的35%提高到83.5%。但JTS法由于需要喷雾进行表面降温，增加了工序和投入，使车间环境恶化，同时由于表层形成硬壳，变形抗力增加，所需设备吨位大大提高，约为普通平砧拔长的2.5～3倍左右，使JTS法的应用受到限制，目前在重机行业采用较少。
(2) TER锻造法：二十世纪70年代初期，德国梯森•亨利希公司采用了一种称为“梯森极限矩形法(Thvssen-Extreme-Rechtkant )”的锻造方法，来锻透坯料和轴类锻件[33]。该方法采用宽平砧在一个方向以大于30%的单次压下率进行拔长(料不翻转)，并采用错砧工艺，在宽高比≤2的条件下进行多次强压拔长，然后翻转90°，继续锻造，目的是让锻坯内部在一个方向产生最大的变形，保证锻合内部的疏松、孔洞性缺陷。其优点是在水压机压力有限的情况下，利用宽平砧，大压下量，锻合内部缺陷，这种方法由于锻造时间短，返炉加热的次数少，提高了劳动生产率，降低了锻造成本。
(3) SUF 锻造法： SUF 锻造法（Side Upset Forging）是利用砧宽比w/h对锻合疏松、孔洞的重要作用，将钢锭或坯料高度充分减小，将断面锻成矩形的锻造方法[34]，实际是一种宽平砧压扁锻造法。 SUF 法使用宽平砧压扁，能够增大锻件轴心附近塑性流动范围的宽度，更容易锻合坯料心部的缺陷。实验表明，用SUF法w/h≥0.52已能够达到缺陷锻合的目的。
(4) FM 锻造法：70年代日本学者河合正吉等根据滑移线理论的解析结果，提出拔长时采用上平砧下平台的FM法(Free from Mannesmann effect) [35]，即没有曼内斯曼效应的锻造法。FM法的变形特点是：利用上平砧，下平台的非对称变形，由于下平台的摩擦阻力作用，变形由上到下逐步进行，使拉应力移到了变形体与平台接触面上，增加了中心部位的静水压应力，使变形体的应力状态得到了改善。通过实验研究，FM法的砧宽比w/h为 0.4～0.5时，轴向不产生拉应力，锻合锻件心部空洞的能力与普通平砧锻造法砧宽比为 0.9 时大致相当[36，37]。所需锻造压力，前者只有后者的2/3[38]，可以使用现有设备和工具拔长大钢锭。缺点是由于非对称变形，如果操作不当易造成变形偏心，坯料表面拉伤，水压机偏载等问题。
(5) FML 锻造法：是对JTS 法、FM法的发展，将 JTS 法的上平砧的长度减少，以便降低水压机的吨位要求[39]。
(6) AVO 锻造法：AVO 锻造法是“Asymmetric V-shaped Octagon”的缩写，是用不对称的上、下 V 形砧对八角形坯料进行拔长的方法。1984年在日本用AVO 锻造法成功地用105t钢锭锻制了转子锻件[32]。
(7) WHF锻造法：WHF法是一种宽砧强力压下锻造法(Wide Die Heavy Blow Forging )[40]。WHF法用的是上、下宽平砧，大压下率，为保证坯料心部的压应力状态和足够的变形，要求砧宽比应达到 0.68～0.77，每次压下率至少为 20%。这种方法主要着眼于心部的大变形，其心部的变形比用普通平砧拔长要大得多，对消除钢锭内部的缩孔、疏松等缺陷十分有利[41～43]。同时由于WHF法坯料变形对称，容易操作，特别适合于大型水压机锻造，目前在重机行业应用十分广泛。
(8) KD 锻造法：KD锻造法是第一重型机器厂在WHF锻造法基础上开发的高温扩散加热、上、下V型宽砧、大压下量锻造法(K, D为宽、大首写汉语拼音)[44、45]。其特点是：钢锭在长时间的高温下有足够的塑性，用上、下 V型宽砧（开角为135°的上、下V型宽砧最优）锻造，当w/d=0.6时，拔长的临界压下量为14.6%，可以锻合d/5处的孔洞性缺陷。研究表明，采用上、下 V 型宽砧对于提高锻件表面金属塑性，增加心部三向压应力水平，锻合钢锭内部缺陷，保证锻件的同心度等方面均比上平、下V形宽砧有利。
(9) LZ 锻造法：LZ 锻造法的实质是对普通平砧锻造除了控制砧宽比外，还增加了对料宽比的控制，以避免锻件心部出现横向拉应力[46、47]。平砧拔长矩形截面毛坯，要实现毛坯中心无轴向拉应力作用，应控制砧宽比≥0.8～0.9；要控制毛坯中心无横向拉应力作用，料宽比应控制在 0.85～1.18 范围内。
(10) 新 FM 锻造法：新 FM 锻造法是二十世纪 90 年代燕山大学刘助柏教授在FM 锻造法的基础上提出的。其实质是增加了料宽比的控制，使锻件心部不产生横向拉应力[48、49]。新 FM 法提出在保证砧宽比≥0.4 的同时，料宽比应≥0.83～1.20。为满足上述条件，应控制初始毛坯尺寸，如选用初始毛坯尺寸的高宽比为 1.2 时，双面压下率为 22％，可满足上述工艺参数。

joven2009

学习了，有些锻造方法是第一次听说.