大型锻件的特殊锻造方法

大型锻件的特殊锻造方法

利用FM 法锻造的工艺特点:

1)采用180°翻转双面压下工艺,中心线偏移量较小。

2)采用180°翻转同时错半砧工艺(W/H=0.6)心部H/5区域内全部孔都闭合的临界闭合双面压下量为22.5%,临界锻比约为1.5,且其内部孔隙闭合的临界等效应变ε=0.35。

3)生产中普遍采用错砧锻造工艺。

2

KD锻造法与WHF锻造法

KD锻造法是第一重型机器厂于1966年创造的高温扩散加热宽大压下量锻造法。钢锭在长时间的高温下有足够的塑性,然后用上平、下V形宽锻造转子锻件获得成功。1975年用上、下V形宽(开角a=135°)代替。试验证明,采用上、下V形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形贴有利。

WHF锻造法也是一种宽砧强力压下锻造法。它与KD造法的区别仅在于砧型不同。WHF法用的是上、下宽平砧。利用WHF法拔长,只有砧宽比达到0.68~0.77、每次压下变形量 ε为20%时,锻件内部的孔洞缺陷才能有效的锻合。但其拔长效率不如上、下V形宽砧,后者是前者的1.3倍。但平砧所需压机吨位较小,工艺适应性很广,前仍被广泛应用。

日本制钢所(JSW)用WHF法锻造了最大 Φ2400mm 支承辊,它用500t 钢锭整锻而成,第二重型机器厂用WHF法锻造了600MW的电站转子锻件和大型支承辊锻件。

KD锻造法的工艺特点:

(1)其中心变形区较大,而且变形均对心部缺陷的锻合有利且不会产生偏心现象。

(2)位于水平轴线上的孔洞易闭合,平行于压下方向轴线上的孔洞最难闭合,利用上、下V型拔长时,还料应翻转90°。

(3)与WHF 法相比,能以较小的压下量压合所有 D0/5区内的孔洞缺陷,拔长效率高。

WHF 锻造法的工艺特点:

(1)芯部孔洞的闭合过程是沿着圆--椭圆-缝一线的方式逐渐闭合的,闭合后线段的长度与原始孔径的比约为3:2。

(2)须采用错砧锻造,错砧时有效宽应覆盖全长,才能够锻合芯部 H0/5区域内的孔隙缺陷。

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JTS锻造法

JTS 锻造法又称中心压实法或降温锻造法、硬壳锻造法。它是日本(Japan)室蓝制钢所馆野万吉(Tateno)和鹿野昭(Shikano)于1958年发明的。第一重型机器厂在1974~1978年间对该方法进行了大量的实验。

JTS法的实质是将高温的坯料表面冷却(如水雾,吹风等)至终锻温度,而坯料心部仍然处于高温,与表面形成250~350℃的温差。由于外冷内热,金属表里的变形抗力也就不同。施压时,外面的硬壳好像模具一样,而坯料内部受到三向压应力的作用,心部的缺陷得以锻合。

中心压实锻造法使用的工具为上窄砧和下平台。上窄砧因坯料形状而异。当坯料为方形时,其工具参考FML锻造法示意图。上窄砧的宽度只为坯料宽度的70%,该窄砧在坯料表面压下高度的7%~10%。每一面的压实都是从冒口端到水口端,一趟一趟地进行,每压完一面翻转90°再压下一面。实验证明:上窄砧与下平台的相对压下量14%~16%时分别与上下平砧相对压下量18%~20%,上下窄砧相对压下量21%~23%的压实效果相当。

用普通锻造法锻制大容量电站转子锻件时,采用两次镦粗,总锻比一般在7以上,才能锻合钢锭内部孔隙性缺陷,提高锻件的切向性能。利用JT 法锻造,钢锭不镦粗,总锻比只要2~3即可,且已锻制100~125MW电站转子锻件,探伤检验合格,切向性能和中心料棒性能良好。

JTS锻造法的工艺特点:

(1)能以较小的锻比达到普通法较高锻比才能达到的效果。

(2)锻件中心线与钢中心线基本重合,原来钢中心区域的夹杂缺陷可用镗中心孔的方法去除。

(3)用JTS法锻制的锻件,镦粗与否不影响其切向性能数值。

4

TER锻造法

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”的锻造方法来锻透坯料和轴类锻件,以“Thyssen-Extrem-Rechtkant”的缩写来命名。

该方法采用上宽平砧在一个方向以大于30%的压下率进行拔长(料不翻转)。继之以小于50%的相对压下量,并采用错砧工艺进行多次强压拔长。目的是让锻坯内部产生最大的变形,保证锻合内部的疏松、孔洞性缺陷。然后翻转90°继续锻造,并使宽高比≤2。下图为TER锻造法的示意图。

TER 法所用的锻比一般在 2以上,当轴类锻件直径较大,且不打中心孔探伤的标准又比较严格时,要求拔长比大于3。

TER 法的优点是在水压机压力有限的情况下,利用宽平砧大压下量,锻合了内部缺陷。同时由于锻造时间短、返炉加热的次数少,而提高了劳动生产率,节约了能源,降低了成本。

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SUF锻造法

SUF 锻造法(Side Upset Forging)是利用W/H 值对锻合疏松空洞的重要作用,将钢锭或坯料高度H充分减小,并将断面形状锻成矩形的锻造方法。实际是一种宽平扁锻造法。由于SUF方法使用宽平压扁能够增大轴心附近产生 的较大塑性流动范围的宽度L,所以更易锻合坯料心部的疏松空洞缺陷。试验表明:用SUF法时,W/H=0.52即已足够达到缺陷锻合的目的。

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AVO锻造法

AVO锻造法即“Asymmetric V-shaped Octagon”的缩写。它是用不对称的上下V形砧对八角形坯料进行拔长的方法。日本在1984年用 AVO法将105t 钢锭、用拔长比1.9,成功地锻出了转子锻件。

上述大锻件的特殊锻造技术,80年代已在国外得到广泛地应用,从而提高了大锻件的生产水平。

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