扭转镦粗工艺与传统平砧镦粗工艺的对比

有限元模型及模拟条件设置：如图 3.8，坯料为 30Cr2Ni4Mo V 钢锭，高度 H 为100mm，直径 D 为 200mm，高径比为 0.5，初始温度为 1200℃，网格划分为 20000 个。上下模具材料选为刚性材料。上模下压速度为 5mm/s，下压量为 40%，下模绕 Z 轴旋转，平砧镦粗角速度为 0，扭转镦粗选择角速度为 0.1rad/s，摩擦系数选取 0.3。各参数对比如表 3-5 所示，其中平均等效应变计算为：在钢锭中心横截面沿轴线方向取 5个节点，再沿径向方向取 4 个点，并测量各个节点的等效应变值，然后计算平均等效应变值。

从表 3-6 可以看出，扭转镦粗比传统平砧镦粗下压载荷有所减小，这是由于扭转镦粗在坯料上施加了扭矩，存在剪应力，从而降低了在镦粗时所需的下压载荷。而对于等效应变来说，扭转镦粗最大最小等效应变差值比较小，等效应变分布较平砧镦粗均匀，但是所产生的最大有效应变值相等较小。从图 3.9 可以看出，相对于平砧镦粗，扭转镦粗的难变形区域明显减小，增大了镦粗对钢锭心部材料的影响，从而能更好的细化钢锭的晶粒，使得锻件质量提高。