梅花对轮超塑性模锻工艺研究
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形 ； 当ｍ ＜ １ ，￣ｄ ｄ与Ａ的关 系 曲线 较 陡 ，说 时 １Ａ／ｔ ］
ｅ——应变速率 ； ／ ——应变速率敏感性指数 。 １ ７ ／是表征超 塑性的一个重要指标 。当Ｉ ＝１ ， ７ ７ １ 时 ７
上 式 即 为 牛 顿 粘 性 流 动 公 式 。ｋ 粘 性 系数 。 对 于 为
８ ０～ １ ｏ ０ Ｏ０
图１ 梅花对轮
１ Ｔｉ６ ． Ｖ ４ 一 Ａ１４
１ Ｔｉ５ ． ．Ｓ ５ 一Ａ１２５ ｎ
Ｏ．２ ４ ０ ７ ５
＞Ｏ－ ｏ ３３ ０ Ｏ． ６ ８ｏ ｏ
９ ０～ １ ０ ５ １０
９ ０～ ９ ０ ５ ７ ８ ｏｏ～ ９ ０ ８
８Ｏ ５
金属超塑性是指金属在一定的温度范 围和组织
０７ ＞ ６ ０ ．２ ０ Ｏ６ ＞ ６ ０ ．９ ０ ｌ０ ８ ０～ ０５ ．
０６ ５ ０ ．４ ０ ０５ ３ ０ ．３ ３ Ｏ５ ． ６０ ０ ５３ ４ ８１ ７
１ 低合金钢 ３
０６ ４ ０ ．５ ０
Ｏ． ５ １ ０ ８ ６ ０
８ ０ ０ ０ ～９ ０
１ Ｔｉ１ Ｖ Ｆｅ３ ９ 一 Ｏ ２ 一Ａｌ
８ ０～ ８ ０ ｏ ５
种特性 ；或者说超塑性是指材料在单 向拉伸应力作 用下获得很大延伸率的一种能力 。通常分成两类 ： 微细晶粒超塑性和相变超塑性 。 从热加工看 ，超塑性 也就是在一定的内部因素 和外部条件的配合下 ，某些金属表现 出来的非同寻 常的塑性。超塑性并非少数材料所特有 。现 已发现
口 ＝ ＝
变化不敏感 ，拉伸时不易出现缩颈 ，会得到如超塑
性 那 样 大 的延 伸 率 。
条件 下 （ 细 晶粒 或 相 变过 程 ） ，以 很 低的 应 变 速 微 率 进 行 变 形 时 ，所 呈 现 的 抗 力极 小 和应 变特 大 的 一
１ Ｔｉ５ Ｃｒ２ ｏ １ ６ Ａ１２ － Ｍ ． Ｆｅ １ Ｔｉ６ 一 Ｖ． ｎ ７ ． Ａｌ６ ２Ｓ
１ Ｔｉ１ ｎ ２ ５ 一 Ｍ ｏ ５ — ２５ ｉ ４ ７ ４ ８ 一 Ｓ 一 Ａｌ１ １ 一 ＺｒＯ． Ｓ ０．３ ３
了一 些工艺 探讨 ，本文 就此 过程进 行分析 。
一
相 当多的金 属在 一定 条件下都 可能 出现 超 塑性 效
应。
对 于 梅 花 对轮 ，采 用 微 细 晶 粒超 塑 性 锻 造 作 为
理论 指导 。表１ 为常用超 塑性结构合 金 ，查 阅有关
材 料 手 册 发 现 ，合金 Ｆ 一． ％Ｃ １ ４ ｅ１ ７ 一． ％Ｍ ｎ０１％Ｖ ３ ０ 一．２
二、梅花对轮微细晶粒超塑性模锻 变形的力学特性
通常超塑性的力学特性用下列方程式来表达 ：
口 ： ｋｅ ｍ
争 磊
…
２ １
式 中 ——流动应力；
ｋ— — 材 料 系数 ；
系 。当１ ＝ Ｉ ，ｄ ｄ 与Ａ无 关 ，此 为 纯 粘 滞性 流 １ 时 ７ Ａ／ｔ
动 ，试 样不 会 出现缩 颈而获 得极 大的均 匀拉伸 变
梅 花 对轮 （ 图 １ 示 ） ，重 量 约 １ ６ ｇ 如 所 ０ ｋ ，一 般 为铸 造 毛 坯 ，使 用寿 命 较短 ，用 户 要 求 改 为 自由锻
件毛坯 ，然后再加工成 图示形状 ，毛坯 材料浪费极 大 。直接模锻又需要足够大的锻压设备。于是想尝 试 采用超 塑性模 锻 。对 梅花对 轮进行超 塑性模 锻 前 ，必须先选择既具有金属超塑性 ，又满足各项力 学性能指标的材料 来代替原设计材料。
梅花对轮超塑性模锻工艺研究
阳泉煤业集 团华越 机械有 限公司 （ 山西 ０ ５ ０ ） 李跃 军 ４ ０ ８
超塑性成形作为特种锻压工艺的一种，在国内一 直处于研究状态，只在少数特殊领域得到应用，并未 广泛投入到实际生产中。目前，在现有条件下对刮板 输送机上的梅花对轮进行了超塑性模锻 ，尝试性地作
材 料
最大 最大延伸 ０６ ９ ０ ． ０
Ｏ５ ． ０５ ．
试验
ｍ值 率 （ 温度／ ％） ℃ ０～２０ ５
～ｌ ０ ２ — ５ ０ｏ ０— ２ ０ ～１ ０ ００ ２ ０～２ ０ ５ ４ ０— ４８ ２ — ０ ４ ０— ４８ ２ — ０ ４０ ３ ２０ ００ Ｏ７ ． ７０ ｏ ７０ ０ ６０ ０ ５ ０～ ８ ０ ｏ ０ ９５ ２ ７０ ０ ６０ ５
，
梅花对轮超塑性材料的选用
是接近于梅花对轮所要求力学性能的最佳选择。市 场上没有这种现成材料 ，需要按配方铸造 出重量接 近于梅花对轮净重的毛坯 ，然后经过超塑性锻造使 其铸造缺陷得以大幅改善。
表１ 常用的一些超塑性结构合金
序 号 １ Ｚ — 共析合金 ｎＡ１
２ Ｚｎ Ａｌ ． 一 ４％Ｃｕ ３ Ｚｎ Ａｌ ２ — — ％Ｍ ｎ Ｏ． ４ Ａ１３ ％ Ｃｕ－ ％Ｍ ｇ －３ － － ７ ５ Ａ１２ ％ Ｃｕ－ １ ・５ － ・ ％Ｍ ｇ １ ６ Ａ１６ ． ％Ｃｕ ０． 一 ５％Ｚｒ ７ ＣＵ ９ ８ Ａ１ 一 ．％ ８ ＣＵ ４ ％Ｚ１ 一０ １ ９ Ｃｕ ３ ． ％Ｚｎ ３％Ｆ 一 ８５ 一 ｅ １ Ｆ ． ． ％Ｎｉ２ ％ Ｃｒ ０ ｅ ６５ 一６ １ Ｆ ． １ ｅ １Ｏ％Ｃ ． ％ Ｃｒ １５ １ Ｆ ．７％Ｃ一 ．４％Ｍ ｎ ０ １ ％Ｖ ２ ｅ １３ １０ 一 ．２
明拉伸试样若 出现局部收缩 ，该处的横截面收缩速 度会较大易急速地产生缩颈以致断裂。反之 ，如果
脚值 较 大 ，则上 述 关 系 曲线 就 较 平 坦 ，ｄ ｄｆＡ的 Ａ／ｔｆ
普通金属ｍ＝ ．２ ．；对于超塑 性金属脚 ．～ ００ ～０２ ０３ １ 。Ｉ值越大 ，延伸率越大 。 ． ｌ ０ ｌ 假设在试样横截面Ａ上施加拉伸载荷Ｐ ，则 ：
ｅ——应变速率 ； ／ ——应变速率敏感性指数 。 １ ７ ／是表征超 塑性的一个重要指标 。当Ｉ ＝１ ， ７ ７ １ 时 ７
上 式 即 为 牛 顿 粘 性 流 动 公 式 。ｋ 粘 性 系数 。 对 于 为
８ ０～ １ ｏ ０ Ｏ０
图１ 梅花对轮
１ Ｔｉ６ ． Ｖ ４ 一 Ａ１４
１ Ｔｉ５ ． ．Ｓ ５ 一Ａ１２５ ｎ
Ｏ．２ ４ ０ ７ ５
＞Ｏ－ ｏ ３３ ０ Ｏ． ６ ８ｏ ｏ
９ ０～ １ ０ ５ １０
９ ０～ ９ ０ ５ ７ ８ ｏｏ～ ９ ０ ８
８Ｏ ５
金属超塑性是指金属在一定的温度范 围和组织
０７ ＞ ６ ０ ．２ ０ Ｏ６ ＞ ６ ０ ．９ ０ ｌ０ ８ ０～ ０５ ．
０６ ５ ０ ．４ ０ ０５ ３ ０ ．３ ３ Ｏ５ ． ６０ ０ ５３ ４ ８１ ７
１ 低合金钢 ３
０６ ４ ０ ．５ ０
Ｏ． ５ １ ０ ８ ６ ０
８ ０ ０ ０ ～９ ０
１ Ｔｉ１ Ｖ Ｆｅ３ ９ 一 Ｏ ２ 一Ａｌ
８ ０～ ８ ０ ｏ ５
种特性 ；或者说超塑性是指材料在单 向拉伸应力作 用下获得很大延伸率的一种能力 。通常分成两类 ： 微细晶粒超塑性和相变超塑性 。 从热加工看 ，超塑性 也就是在一定的内部因素 和外部条件的配合下 ，某些金属表现 出来的非同寻 常的塑性。超塑性并非少数材料所特有 。现 已发现
口 ＝ ＝
变化不敏感 ，拉伸时不易出现缩颈 ，会得到如超塑
性 那 样 大 的延 伸 率 。
条件 下 （ 细 晶粒 或 相 变过 程 ） ，以 很 低的 应 变 速 微 率 进 行 变 形 时 ，所 呈 现 的 抗 力极 小 和应 变特 大 的 一
１ Ｔｉ５ Ｃｒ２ ｏ １ ６ Ａ１２ － Ｍ ． Ｆｅ １ Ｔｉ６ 一 Ｖ． ｎ ７ ． Ａｌ６ ２Ｓ
１ Ｔｉ１ ｎ ２ ５ 一 Ｍ ｏ ５ — ２５ ｉ ４ ７ ４ ８ 一 Ｓ 一 Ａｌ１ １ 一 ＺｒＯ． Ｓ ０．３ ３
了一 些工艺 探讨 ，本文 就此 过程进 行分析 。
一
相 当多的金 属在 一定 条件下都 可能 出现 超 塑性 效
应。
对 于 梅 花 对轮 ，采 用 微 细 晶 粒超 塑 性 锻 造 作 为
理论 指导 。表１ 为常用超 塑性结构合 金 ，查 阅有关
材 料 手 册 发 现 ，合金 Ｆ 一． ％Ｃ １ ４ ｅ１ ７ 一． ％Ｍ ｎ０１％Ｖ ３ ０ 一．２
二、梅花对轮微细晶粒超塑性模锻 变形的力学特性
通常超塑性的力学特性用下列方程式来表达 ：
口 ： ｋｅ ｍ
争 磊
…
２ １
式 中 ——流动应力；
ｋ— — 材 料 系数 ；
系 。当１ ＝ Ｉ ，ｄ ｄ 与Ａ无 关 ，此 为 纯 粘 滞性 流 １ 时 ７ Ａ／ｔ
动 ，试 样不 会 出现缩 颈而获 得极 大的均 匀拉伸 变
梅 花 对轮 （ 图 １ 示 ） ，重 量 约 １ ６ ｇ 如 所 ０ ｋ ，一 般 为铸 造 毛 坯 ，使 用寿 命 较短 ，用 户 要 求 改 为 自由锻
件毛坯 ，然后再加工成 图示形状 ，毛坯 材料浪费极 大 。直接模锻又需要足够大的锻压设备。于是想尝 试 采用超 塑性模 锻 。对 梅花对 轮进行超 塑性模 锻 前 ，必须先选择既具有金属超塑性 ，又满足各项力 学性能指标的材料 来代替原设计材料。
梅花对轮超塑性模锻工艺研究
阳泉煤业集 团华越 机械有 限公司 （ 山西 ０ ５ ０ ） 李跃 军 ４ ０ ８
超塑性成形作为特种锻压工艺的一种，在国内一 直处于研究状态，只在少数特殊领域得到应用，并未 广泛投入到实际生产中。目前，在现有条件下对刮板 输送机上的梅花对轮进行了超塑性模锻 ，尝试性地作
材 料
最大 最大延伸 ０６ ９ ０ ． ０
Ｏ５ ． ０５ ．
试验
ｍ值 率 （ 温度／ ％） ℃ ０～２０ ５
～ｌ ０ ２ — ５ ０ｏ ０— ２ ０ ～１ ０ ００ ２ ０～２ ０ ５ ４ ０— ４８ ２ — ０ ４ ０— ４８ ２ — ０ ４０ ３ ２０ ００ Ｏ７ ． ７０ ｏ ７０ ０ ６０ ０ ５ ０～ ８ ０ ｏ ０ ９５ ２ ７０ ０ ６０ ５
，
梅花对轮超塑性材料的选用
是接近于梅花对轮所要求力学性能的最佳选择。市 场上没有这种现成材料 ，需要按配方铸造 出重量接 近于梅花对轮净重的毛坯 ，然后经过超塑性锻造使 其铸造缺陷得以大幅改善。
表１ 常用的一些超塑性结构合金
序 号 １ Ｚ — 共析合金 ｎＡ１
２ Ｚｎ Ａｌ ． 一 ４％Ｃｕ ３ Ｚｎ Ａｌ ２ — — ％Ｍ ｎ Ｏ． ４ Ａ１３ ％ Ｃｕ－ ％Ｍ ｇ －３ － － ７ ５ Ａ１２ ％ Ｃｕ－ １ ・５ － ・ ％Ｍ ｇ １ ６ Ａ１６ ． ％Ｃｕ ０． 一 ５％Ｚｒ ７ ＣＵ ９ ８ Ａ１ 一 ．％ ８ ＣＵ ４ ％Ｚ１ 一０ １ ９ Ｃｕ ３ ． ％Ｚｎ ３％Ｆ 一 ８５ 一 ｅ １ Ｆ ． ． ％Ｎｉ２ ％ Ｃｒ ０ ｅ ６５ 一６ １ Ｆ ． １ ｅ １Ｏ％Ｃ ． ％ Ｃｒ １５ １ Ｆ ．７％Ｃ一 ．４％Ｍ ｎ ０ １ ％Ｖ ２ ｅ １３ １０ 一 ．２
明拉伸试样若 出现局部收缩 ，该处的横截面收缩速 度会较大易急速地产生缩颈以致断裂。反之 ，如果
脚值 较 大 ，则上 述 关 系 曲线 就 较 平 坦 ，ｄ ｄｆＡ的 Ａ／ｔｆ
普通金属ｍ＝ ．２ ．；对于超塑 性金属脚 ．～ ００ ～０２ ０３ １ 。Ｉ值越大 ，延伸率越大 。 ． ｌ ０ ｌ 假设在试样横截面Ａ上施加拉伸载荷Ｐ ，则 ：