[发明专利]基于中心压实的X截面拔长方法

说明书

本发明公开一种基于中心压实的X截面拔长方法，利用T型窄砧分别对上下、左右两个对面压出凹形，使得预制坯料横截面轮廓呈X状，根据方法所需而设计出一种T型形状的窄砧，T型窄砧的前端凸台为拔长时所需的凹形，T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下，仍保持合适大小的凹形。此时金属心部易被锻透，可以抑制心部横向开裂；T型窄砧的前端凸台平端面分别下压预制坯料对面两侧角部凸起金属，从四角处将角部凸起金属压入预制坯料主体，抑制心部对角方向切应变，消除对角线形疏松；同时预制坯料左右两侧凹形会产生指向心部的压应力分量，可减小甚至消除心部横向拉应力，最终实现初始坯料拔长工作高质量完成。

技术领域

本发明涉及金属锻造技术领域，尤其涉及一种基于中心压实的X截面拔长方法。

背景技术

在矩形截面金属锻件拔长过程中，经常会出现心部开裂和对角线形疏松等缺陷，这是由于锻件横截面心部出现的横向拉应力和对角线处产生的切应变导致的，这些缺陷直接影响锻件质量。

为解决上述问题，根据力学理论和实验研究结果，当前常用的方法可归纳为以下几个方面：一是利用平砧拔长时，通过合理调整砧宽比和料宽比，使锻件心部尽可能在静水压力下获得充分变形，达到压实心部的目的，然而，受砧宽比和料宽比合理区间限制，使每次的下压量都不得过大，影响工作效率；二是通过改变型砧形状，如V型砧、梯型砧等，来减小甚至消除心部横向拉应力，达到压实心部的目的，然而，各方法所需载荷成倍增加，且不易控制锻件横截面变形的均匀性，进而影响锻件成形的质量；三是利用快速水冷方法改变锻前毛坯内部温度梯度，表层金属迅速降温后形成硬壳，利用外硬壳层金属约束心部金属横向变形，再利用窄砧拔长，使其在很小的压下量下，心部也能获得较大的变形，达到压实心部的目的，然而，由于热传导等因素的影响，工作中锻件内外温度很快趋于均衡，外硬壳层约束作用减弱，因此，工作时间要求很短，工作紧张，心部质量不易保证。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种基于中心压实的X截面拔长方法，目的是完善以往方法存在的缺点，以及改善矩形截面坯料心部质量的拔长方法，该工艺尤其适用于大型长轴类矩形截面坯料拔长工艺。

本发明的技术方案是提供一种X截面拔长方法，利用T型窄砧分别对上下、左右两个对面压出凹形，获得横截面轮廓呈X状的所述预制坯料，并利用所述T型窄砧对横截面轮廓呈X状的所述预制坯料进行再次压制，从而改变平砧拔长矩形截面坯料时坯料内部的力学状态，所述T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下仍保持所需的凹形形状和大小。基于金属塑性力学理论，当利用所述T型窄砧前端凸台的平端面对X形状的所述预制坯料进行压制时，在预制坯料上下面两侧角部凸起金属的影响下不会产生横截面近似三角形的难变形区，从而打乱坯料内部的切应变区，这样使X形状的预制坯料在超过料宽比的范围时，也不会出现心部对角方向的切应力，抑制对角线裂纹的产生，并在下压过程中，X形状的所述预制坯料在两侧凹形影响下，会有横向的压应力分量产生，从而在大的料宽比下也能保证心部不会产生横向拉应力。

拔长过程中具体实施步骤如下：

(1)根据所述成品坯料要求的最终尺寸，选择合适的规格砧型，所述T型窄砧规格的选择遵从的原则为所述T型窄砧前端凸台的平端面长度L应大于所述成品坯料的最终尺寸，优选范围为大于所述成品坯料最终尺寸的15％～20％，所述T型窄砧前端凸台高度H根据拔长道次要求选择适当即可，优选范围为所述成品坯料最终尺寸的10％～20％，所述T型窄砧的前端凸台坡度α优选范围为20°～40°之间，T型窄砧的砧宽比优选范围为0.5～0.9之间；

(2)利用所述T型窄砧部分对所述初始坯料上下两个面压出适当大小的凹面后继续下压，目的是使坯料心部完全锻透，下压量适当即可，但需使压制后的初始坯料高度大于所述T型窄砧前端凸台的平端面宽度，以便将初始坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°后，对另两个表面进行压凹处理；