浅谈大型锻件锻造拔长新工艺

浅谈大型锻件锻造拔长新工艺
作者：肖胜利
来源：《科学与财富》2013年第09期
摘要：随着科学技术的日新月异，国内钢铁、能源、石油化工生产工作中所需要的锻件重量、尺寸大小、钢锭重量都发生了显著的变动、明显的上升，为了防止或者减少钢锭内部的冶金缺陷和质量隐患，在大型锻件锻造过程中我们有必要选择新工艺进行分析，以保证锻造工作的顺利进行。

本文从大型锻件锻造工艺入手，针对其问题做出了相关的技术分析，以供有关人士参考。

关键词：锻件；锻造；钢铁
近年来，随着钢铁、能源以及石油化工产业的迅速崛起，锻造成在锻件生产的过程中其重量不断增加、尺寸精确度要求高、钢锭质量提升，这就使得整个锻造工作内部质量控制变得更加严格，致使传统的镦粗、拔长变形锻造工艺逐渐无法当今锻造生产要求，为此在工作中必须要采取新技术来进行研究与分析，以保障锻造工作的顺利进行。

一、大型锻件锻造工艺分析
大型锻件是当今冶金、电力、化工、石油、交通运输等大型成套设施生产的核心部件，在国民经济建设和现代化社会发展中有着举足轻重的作用。

但是就当今的大型锻件的锻造和生产工艺进行分析，其中所面临的问题还较为突出。

为此在当今的大型锻件锻造生产过程中，我们需要对其锻造工艺进行分析和归纳。

1、大型锻件概述
大型锻件是国家重大科技装备、重大工程建设工作中所不可缺少的基础部件，无论是电力、水利、石油化工、军工等国产企业生产，还是在工民建、矿山等民营企业当中，都发挥着至关重要的意义。

可以这么说，在当今社会经济发展中，大型锻件生产工艺已成为衡量一个国家机械生产和制造的关键所在，也是判定其科学技术水平的重要途径。

因此，在当今的工业生产中，大型锻件锻造工艺越来越受到人们关注。

2、大型锻件锻造技术分析
在当今的大型锻件锻造技术当中，扒长与镦粗是最为常见的技术之一，它在应用的过程中是主要的技术手段和方式，它与传统的粗胚变形锻造技术相比较，存在着体积小、变形量大、缺陷控制能力强的优势，且在应用的过程中能够有效避免其他因为锻造而引发的质量隐患。

就我国的大型锻件锻造工艺进行分析，其已经有半个世纪的应用历史了，就这些年的应用而言每年都要投入大量的资金、人力、物力来进行研究，也使得各种锻造工艺得到了有效的优化和控制。

但是截至目前，我国大型锻件锻造技术水平与国外相比较仍然存在着一定的不足和缺陷。

因此，在工作中展开大型锻造技术分析就显得十分重要，这对于提高我国大型锻件设备的制造和生产能力有着重要的意义。

二、大型锻件锻造工艺分析
在大型锻件的锻造过程中，为了完全消除钢锭内部存在的缺陷、提高结构质量，在锻造的过程中我们除了选择合理的配套设备之外，对于锻造工艺和锻造技术也要给予高度重视和认可。

扒长作为大型锻件锻造工作中最受欢迎的技术之一，它的应用如下：
1、扒长工艺分析
在当今的大型锻件锻造过程中，扒长是决定大型锻件质量的主要锻造工艺之一，因此我国和世界上大多数国家在大型锻件锻造生产中都是以这一技术进行实验和研究的。

通过有关工作实例总结得出，这一技术的应用能够有效地消除锻造内部存在的质量隐患，获取高额的锻造静水压和变形量，从而消除钢锭内部存在的空洞，提升结构的塑性和锻造性能。

一般来说，扒长锻造工艺的应用主要是采用改变外界条件以及外界应力的方式来优化锻件内部的质量缺陷，是从上至下来优化锻造技术。

在扒长锻造工艺的选择上，它自上而下可以分为上下蹍、下V型砧拔长，后来通过改变拔长砧形和工艺条件。

锻造工作者经过长期的探索研究，取得了显著的成就，为提高大型锻件质量做出了很大贡献随着大型锻件尺寸的增大，对锻件质量的要求更高因此，必须对锻比重新认识，对锻造方法与技术及微观组织模拟与控制锻造等问题开展研究；建立系统的仿真系统，改善锻造工艺，依据现有锻造方法的优缺点的对比，提出合理有效的锻造方法，来提高生产效率和大型锻件质量。

2、扒长工艺应用要点
锻件厂锻造变形过程中，由于摩擦和温度梯度的影响，在工具和锻坯接触区域的附近总是或大或小地存在一个难变形区。

难变形区的大小与形状对锻件内部的变形分布和应力状态有重要的影响，因而影响着锻件的质量。

拔长时，在砧子与锻坯的接触区域附近存在难变形区，它的压下方向与轴线垂直，由于钢锭的冶金缺陷沿轴线附近存在，拔长工步中，应在沿轴线附近的区域形成大的变形量和良好的应力状态，有利于钢锭的冶金缺陷的修复。

锻坯与砧子的接触区域存在难变形区正好符合拔长工步的这一变形特点要求，从变形的角度分析，当锻坯与砧子的接触区域存在难变形区时，则心部区域变形量必然大；从应力的角度分析，拔长工步中，由于存在刚端约束，当心部金属流动速度大时，为保持变形体的连续性，上下两难变形区必然通过刚端阻碍轴线附近处金属的流动，从而在心部造成较大的轴向压应力。

因此，在锻坯与砧子的接触区域存在难变形区对修复钢锭的冶金缺陷是有利的，且难变形区越大，效果越明显。

锻件厂根据以上分析，将砧子的底平面改为中间略有凹度的曲面，能增大砧底处的难变形区。

这种砧子底面为凹曲面的拔长工艺，称为凹面砧拔长。

研究证明，凹面砧拔长在疏松压实、空洞体积闭合方面都好于普通砧拔长。

与现有其他特殊锻造方法相比，凹面砧拔长有应用方便、适用范围广的优点。

3、大熊锻件的缺陷控制
由于大型锻件制造技术的特殊性和复杂性，在锻造过程中容易形成一些不同于中小型锻件的各种各样的缺陷所以，研究如何使大型锻件中的缺陷压实锻合，顺利通过超声波探伤，对提高大型锻件的制造水平和企业的经济效益具有重要意义。

3.1、非金属杂质
非金属夹杂物主要是指原材料带来的硫化物氧化物和硅酸盐等，这些非金属夹杂物的含量分布与冶炼钢锭有关，锻造只能使其分散，而不能减少减少夹杂物的根本途径是在冶炼浇注过程中尽量减少夹杂物的来源，对钢锭中己经形成的夹杂物应尽量使其上浮至冒口区变形过程中，采用满砧送料，大压下量锻造，有利于钢锭中心夹杂物产生变形而后孔隙焊合若可能采用宽砧锻造，形成有利于锻合缺陷的压应力状态。

选择适当的锻造比，利用合理的锻造工艺使粗大的夹杂物减少，密集的夹杂物分散，以减少其危害。

3.2、残余应力
该类孔隙性缺陷，破坏金属连续性，形成应力集中与裂纹源，属于不允许的缺陷。

防止该类缺陷的对策有：严格控制浇注温度和速度，防止低温慢速注锭；采用发热冒口或绝热冒口，改善补缩条件使缩孔上移至冒口区，防止缩孔深人到锭身处；控制锻造时钢锭冒口切头率，充分切净缩松缺陷；合理的锻压变形，压实疏松缺陷。

三、结束语
大型锻件锻造工艺的开发与设计是关系到大型锻件生产是否成功的关键因素，同时也是制约我国装备制造业核电工业的瓶颈之一。

近几十年来，关于如何控制大型锻件内部裂纹损伤，提高锻造质量方面的研究已经取得了许多成果，但仍然存在着一些尚未解决的问题。

参考文献
[1] 任运来，聂绍珉，牛龙江，朱磊. 大型锻件内部空洞缺陷修复条件[J]. 机械工程学报. 2008（02）
[2] 刘昌云，张培训. 大型锻件夹杂性缺陷与控制工艺分析[J]. 新技术新工艺. 2010（09）。