镦粗工艺的研究意义

随着我国工业科技的不断发展，在大型机械装备、石油化工等行业当中，需要的金属构件尺寸不断变大，同时许多大型金属构件所承受的载荷复杂多变，这就要求这些金属构件力学性能提高与内部组织更加致密均匀。大多数钢锭等金属构件都需要先经过锻造来改变其尺寸及形状。随着锻件的形状要求的增多，锻造的工艺方法也不断的更新。但是对于锻压工艺来说，尤其是大锻件的锻造，镦粗工艺是其最为重要也是最为基本的工艺方法。

铸造出的钢锭内部不可避免地存在多种缺陷，例如顶部缩孔、心部疏松、偏析的产生以及带有诸多夹杂物等，这些缺陷给锻造工艺带来了相当大的困难。而且钢锭的铸态组织较为粗大，力学性能和机械性能极差。那么钢锭在镦粗过程中就应该起到改变铸态组织，提高力学性能与机械性能，消除铸造缺陷的重要作用。而在传统的镦粗工艺下，如果变形程度与力学条件控制不当，不仅不能改善钢锭质量，反而会在镦粗的过程中产生裂缝，或者鼓形非常大从而导致钢锭的报废，浪费资源，承受巨大的损失。

近年，许多学者专家就锻件锻后的质量及性能进行了研究。首先，对于大型锻件要锻合其内部孔洞形缺陷，防止在镦粗过程当中产生了新的裂纹；再者，要提高锻件镦粗后的力学性能。对于孔洞等缺陷问题，诸多学者通过研究各种缺陷的产生机理，提出了许多改进的锻造工艺技术，并且取得了一些成果。但是对于锻件的质量跟性能方面，大部分研究人员只是通过常用锻造工序对与锻件力学性能的影响进行了研究，而没有从锻造工艺上进行深入的探讨与研究。那么如何通过新的锻造工艺来产生有利于大型锻件镦粗时的力学条件，消除锻件在传统镦粗后的鼓形、残余缺陷，同时能够使钢锭内部的应变更加均匀化就变得非常有意义。

一直以来，研究者们对镦粗工艺的大量研究主要是考虑下压载荷对整个锻件应力应变以及缺陷的影响，而对变形过程当中变形区域的剪切应力对锻件质量的影响研究甚少。由于锻件在镦粗时候，锻件高度变低，径向尺寸变大，剪变形必定会伴随其出现，因此研究剪切应力对镦粗工艺的影响就显得值得深入的研究，这也为后来许多研究者提出新的锻造工艺提供了方向。除此之外，锻件跟模具之间有较大的摩擦，这就使得锻件在镦粗的时候，上下表面受到了复杂的应力情况，而并非是单向的压缩状态，这会使得锻件在大变形的时候不均匀，表面也较容易产生开裂等现象。本文所研究的扭转镦粗工艺，就研究了剪切应力对锻件质量的影响，并且由于在镦粗时加上了扭转，利用了锻件与模具间的摩擦力，使得有害摩擦变成了有利摩擦。