大锻件拔长工艺研究进展与展望

综述了拔长工艺研究进展 ,重点阐述了近期以系统观点研究拔长而获得的拔长工艺理论、临界砧宽比、临界料宽比的最新成果 。

新FM锻造法

提出一个能控制毛坯变形区中心，既不出现轴向拉应力，也不出现横向拉应力，上用平砧、下用大平台的锻造方法，称之为新ＦＭ锻造法（ＦｒｅｅｆｒｏｍＭａｎｎｅｓｍａｎｎｅｆｆｅｃｔ）。给出了展宽率〔＝（ｂ－ｂ_０）／ｂ_０〕与压下率（η＝△ｈ／ｈ_０）之间量的关系，根据提供的数据表，可进行新ＦＭ法压缩毛坯过程中的截面变换计算，且能使砧宽比（ω／ｈ）、料宽比（ｂ／ｈ）与压下率达到最佳匹配。

新拔长理论工艺参数的量值匹配与确定

对新拔长理论的工艺参数──砧宽比（ｗ／ｈ）和料宽比（ｂ／ｈ）及压下率，给出了合理的量值匹配与确定。这为编制锻造变形工艺提供了可循的依据，且为建立大锻件的专家系统提供一个重要的判据。

锻造理论与工艺的进展

塑性加工原理中，在镦粗工艺理论方面，发现、提出与研究了平板间镦粗圆柱体的新理论。在此基础上，提出了广义滑移线法和力学分块祛。为了克服平板激粗时其镦粒体内变形不均匀与应力状态不佳的两大缺陷，从改变毛坯端部的边界条件入手，提出了一种新工艺──锥形板镦粗。在拔长工艺理论方面，应用方柱体镦粗的两个新力学模型与拔长的刚端影响问题，论证了只有砧宽比一个工艺参数的不足，而应补充一个新的工艺参数──料宽比，才能正确描述拔长体中心区域的应力状态与有效控制锻件质量，并进一步解决了该拔长理论工艺参数量值的合理匹配与确定，在“锻造条件对毛坯内部空洞闭合的影响”研究中，提出了增加料宽比对横向拉应力控制的“新FM（FreefromMannesmanneffect）法”。并在此基础上提出了横向无拉应力锻造法。用上述理论指导工艺生产，可大幅度提高锻件的质量。

新FM法拔长的临界砧宽比、临界料宽比及工艺参数研究

通过有限元模拟新FM法锻造,分析了锻件心部一定区域内的应力场分布规律,得出:对于不同压下率,在不同料宽比条件下,都存在着使轴向应力由拉应力转变为压应力的临界砧宽比λ_(1cr);在不同砧宽比条件下,都存在着使横向应力由拉应力转变为压应力的临界料宽比λ_(1cr)。合理的工艺参数应由砧宽比、料宽比及压下率三者匹配确定。数值分析结论,是新FM法工艺参数的精细化。

LZ锻造的砧宽比、料宽比的临界值研究

通过有限元模拟LZ锻造 ,分析锻件心部一定区域内的应力场分布规律 ,得到对于不同压下率 ,在不同料宽比条件下 ,使轴向应力由拉应力转变为压应力的临界砧宽比 (w/h) cr;在不同砧宽比条件下 ,都存在着使横向应力由拉应力转变为压应力的临界料宽比 (b/h) cr。合理的工艺参数应由砧宽比、料宽比及压下率

平砧拔长矩形截面毛坯的新理论

在拔长工艺理论方面，论证了只有砧宽比ω／ｈ一个工艺参数的不足，而应增加一个工艺参数料宽比ｂ／ｈ，才能正确描述拔长毛坯中心区域的应力状态与有效控制锻件质量。该论述已被实验验证。同时用料宽比和砧宽比这二个工艺参数控制锻件内部质量的拔长工艺，简称为ＬＺ工艺。

焊缝对拼焊板纵向拉伸成形性能的影响规律

基于焊缝和母材应变相等的假设,推导出拼焊板纵向拉伸时平均延伸率与母材材料参数、焊缝材料参数及母材与焊缝初始宽度比之间的关系.在母材材料参数一定时,采用有限元方法分析了焊缝材料参数、初始宽度比对拼焊板纵向拉伸抗拉强度和平均延伸率的影响规律.结果表明,焊缝强度系数K对拼焊板纵向拉伸抗拉强度的影响较为显著,而对平均延伸率影响较小;焊缝硬化指数n对抗拉强度影响很小,对平均延伸率影响较大;初始宽度比对试件拉伸性能的影响存在一个敏感区域（0~20）,当初始宽度比大于20时,拼焊板随其变化趋于平缓.

预制坯对航空类铝合金H型锻件截面组织流线的影响

针对航空类铝合金H型锻件成形过程出现的穿流、变形不均匀等缺陷,以Deform软件为平台,研究不同筋部高宽比预制坯对铝合金H型锻件成形过程中金属流线及晶粒尺寸的影响。研究结果表明,预制坯高宽比越小,锻件出现穿流缺陷越严重;预制坯高宽比越大,锻件出现穿流的几率越小,但锻件截面晶粒尺寸分布越不均匀。

平砧拔长矩形截面毛坯横向应力控制的试验研究

通过物理模拟试验，定性地研究了平砧拔长时横向应力的性质与大小对各工艺参数的依赖关系，得出了靠砧宽比参数不能改变横向应力的性质；必须增加料宽比参数并同时考虑压下量的控制，才能避免在工件内部产生横向拉应力的结论。

大型锻件锻造工艺理论与技术的进展

在大型锻件锻造工艺理论与技术领域 ,首先 ,对普通平板间镦粗圆柱体 ,根据其高径比 H /D不同 ,提出了两个新理论 :H / D>1,刚塑性力学模型的拉应力理论 ;H / D<1,静水应力力学模型的剪应力理论。前者打破了镦粗体 (不管高径比大小 )内三向压应力传统之说 ,并为轴对称塑性体的广义滑移线解和主应力分块法、数值模拟求其应力场提供了力学模型 ;后者解决了大型饼类锻件中出现的“夹馅饼”缺陷的难题。在此基础上又提出了锥形板镦粗的新工艺及其力学原理。在拔长工艺理论方面 ,应用方柱体镦粗的两个新力学模型与拔长的刚端影响问题 ,论证了只有砧宽比一个工艺参数的不足 ,而应补充一个新的工艺参数——料宽比 ,才能正确描述拔长体中心区域的应力状态与有效控制锻件质量。并进一步解决了该拔长理论工艺参数量值的合理匹配与确定。在“锻造条件对毛坯内部空洞闭合的影响”研究中 ,提出了增加料宽比对横向拉应力控制的“新 FM法”。在此基础上提出了横向无拉应力锻造法。上述工艺理论指导工艺生产 ,可大幅度提高锻件的质量。

Numerical Si mulation of Inner Stress Fields for Stretching Block With Rectangular Section Between Flat Anvils

The stretch of blocks with rectangular section using flat anvils was simulated by using ANSYS software. The inner stress distribution for different tool width ratio w/h and blank width ratio b/h was studied. Consequent- ly, critical anvil width ratio （w/h）c and critical blank width ratio （b/h）c are obtained, which provide a sound basis for designing reasonable stretching technology.

液压机上镦粗与拔长新理论与新工艺的研究

在镦粗工艺理论方面 ,提出了圆柱体镦粗的刚塑性力学模型的拉应力理论和静水应力力学模型的切应力理论 ,设计了锥形板镦粗的新工艺。在拔长工艺理论方面 :应用方柱体镦粗的两个新力学模型与拔长的刚端影响问题 ,论证了只有砧宽比一个工艺参数的不足 ,而应补充一个新的工艺参数——料宽比 ,才能正确描述拔长体中心区域的应力状态与有效控制锻件质量 ;并进一步解决了该拔长理论工艺参数量值的合理匹配与确定 ;在“锻造条件对毛坯内部空洞闭合的影响”研究中 ,提出了增加料宽比对横向拉应力控制的“新 FM(Free from Mannesmann effect)锻造法”;并在此基础上提出了横向无拉应力锻造法。用上述理论指导工艺生产 。

THREE-DIMENSIONAL FINITE-ELEMENT SIMULATION OF STRETCHING TECHNOLOGICAL PARAMETERS b_t/h AND b_b/h OF HEAVY FORGINGS

A thee-dimensional finite-element simulation of stretching technological parameters of heavy forgings is performed by using ANSYS program. The law of internal stress distribution with different bt/h (tool width ratio) and different bb/h (blank width ratio) is studied. Consequently,the critical tool width ratio( bt/h )cr and blank width ratio( bb/ h )cr leading no bi-axial tension are obtained. It lays a credible foundation for designing reasonable stretching technology.

平砧拔长矩形截面毛坯的理论

从理论上分析与论证了平砧拔长矩形截面毛坯只有砧宽比(W/H)一个工艺参数是不足的,认为应增加,个工艺参数料宽比(B/H),才能正确描述拔长毛坯中心区域的应力状态与有效控制锻件质量。该理论已被实验验证。

环形件螺旋成形截面形状尺寸分析与优化

为了研究环形件毛坯在螺旋成形时横截面的变形规律,结合某工厂的实际生产工艺,建立了环形件毛坯螺旋成形的三维弹塑性非线性有限元模型。基于该模型得到的仿真结果与现场测量结果基本一致,通过对仿真结果分析得到了成形过程中环形件毛坯横截面形状尺寸变化规律。分析表明：横截面会由矩形变为近似等腰梯形（内缘宽度增加,外缘宽度减小,长度减小）;内、外缘宽度变化量与宽长比呈线性函数关系,长度变化量与宽长比呈二次函数关系。在此基础上优化了环形件毛坯横截面的尺寸参数。结果表明,优化后的工艺大大改善了环形件毛坯横截面的成形质量。

莱钢1000t吊钩的锻造工艺研发

通过对工艺流程的改进和砧宽比、料宽比等工艺参数的控制,完成1000t吊钩的锻造工艺研发,使锻件机械性能指标达到技术要求,并实现批量化生产。

加大合金钢锭的高宽比值探析

从理论和实践两方面论述合金钢锭的高宽比值小于５是可行的，合金钢锭大小锭型细 长化是现代保护浇铸条件下进一步提高成材率的有效途径．