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等温锻造液压机

作者: 来源: 日期:2018-12-18 14:38:59 人气:0


  超塑性是指金属在一定温度范围内和一定组织结构条件下,以一定低应变速率进行变形时可出现超常好的塑性指标,且流动应力极低的金属特性。

  等温锻造是在保持锻件的锻造温度基本不变的情况下进行锻造,一般是在十分慢的变形速度下进行,因此合适的等温锻造条件常可使金属在超塑性状态下变形。

  钛合金、高温合金采用等温锻造时,因锻造温度范围窄,变形抗力大,故常常必须将变形温度、变形速度和毛坯晶粒度调整到超塑性状态,从而使材料的流动应力大幅度降低,以实现用比常规锻造小得多的载荷来生产锻件。

  等温锻造时应保持模具的温度基本不变并等于锻件的温度,以消除锻件毛坯与模具之间的热传导损失。

  等温锻造(超塑性)具有以下显著的优点:

  1)显著提高金属材料的塑性。

  2)极大地降低了金属的变形抗力,只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一。

  3)能使形状复杂、薄壁、高筋的锻件在一次模锻中锻成,而用普通模锻时,则需要多次模锻(多次加热),从而影响锻件表面质量,普通模锻时锻件表面缺陷的厚度为0.25mm左右,而等温模锻件则为0.05mm左右。

  4)金属充满型槽的性能良好,可以得到尺寸精密锻件,减少切削加工量,节约金属。

  5)锻件晶粒组织细小均匀,因此产品整体上有均匀的力学性能。

  表为钛合金涡轮盘锻件的两种模锻工艺的比较。

表 两种模锻工艺的比较 

工艺参数

单 位

普通模锻

等温

坯加热温度

940

940

加热温度

480

940

变形速度

mm/s

12.7-42.3

0.025

平均单位压强

 MPa

500-58.3

11.7

模锻工步次数

4

 1

用于等温锻造的模锻液压机应具有下述两个特点:

  1)要能在整个等温锻造过程中(大约2—8min)保持模具温度等于锻件的锻造温度。 

  2)要能控制比较合适的、很慢的变形速度,且在不同的变形阶段能有不同的最佳变形速度。例如在毛坯变形的初始阶段,可以采取较大的应变速率进行锻造,然后再以小的应变速率锻造,最后从毛坯的充填需要和材料的反弹角度考虑,进行一段时间保压。 

  常用材料最佳超塑性应变速率范围为10-10~s~,对应于液压机活动横梁的速度是0.1~0.001mm/s。而一般液压机活动横梁的速度范围是5~150mm/s,显然不能适应超塑性和等温锻造工艺的要求。

  美国喀麦隆锻造公司曾将其在休斯敦工厂的一台80MN液压机改装成等温模锻液压机。日本住友公司已有HCF-1500型等温模锻液压机商品出售。俄罗斯的K20.601型超塑性模锻液压机已投入批量生产,用于模锻铝合金、镁合金、钛合金的封头、法兰、套管及十字管等,其技术参数如表所示。

  我国南通铭烽液压机械有限公司生产了20MN和80MN两种等温锻造液压机。其中THP10--8000型号的80MN等温锻造液压机共有5个工作缸,中间缸作用力为60MN,四角各布置一个10MN的工作缸,当液体工作压力为25MPa时,总作用力为80MN,而工作压力为31.5MPa时,最大作用力为100MN。等温锻造时的工作行程速度为0.5~0.005mm/s,用比例伺服阀(力士乐产品)闭环控制,总的速度控制采取泵控加阀控,能够实现微米级别的速度控制。在超微速锻造时有等速、等应变和变应变三种控制速度模式。


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