大型自由鍛件的RST效應(yīng)

1、大型自由鍛件的rst效應(yīng)摘要：大型自由鍛件在生產(chǎn)過(guò)程中存在一種新的力學(xué)效應(yīng)(rst效應(yīng))，它會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)夾層裂紋缺陷。經(jīng)過(guò)觀察和分析，提出了避免其危害的工藝準(zhǔn)則。 關(guān)鍵詞：大型；自由鍛件；rst效應(yīng) 長(zhǎng)期以來(lái)，一些大型自由鍛件的質(zhì)量問題是在超聲波探傷時(shí)，出現(xiàn)大面積密集型缺陷，嚴(yán)重時(shí)底波降低，甚至完全消失。 針對(duì)這種內(nèi)部層狀裂紋型缺陷，有人曾做過(guò)理論分析，提出了3種最有可能產(chǎn)生缺陷的理由：未鍛合的疏松；夾雜性裂紋；氫脆或白點(diǎn)。然后，根據(jù)顯微觀察來(lái)逐一辨別確認(rèn)。但是，觀察結(jié)果卻排除了上述3種可能性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀察和分析，推出了一個(gè)新的力學(xué)效應(yīng)模型，即rst效應(yīng)。 1rst效應(yīng)的定義和產(chǎn)生條件

2、 大型圓餅類和板類自由鍛件，在鍛造成形過(guò)程中，經(jīng)受很大的變形量后產(chǎn)生的內(nèi)部層狀裂紋缺陷，是由一種特殊的力學(xué)效應(yīng)引起的，定義為rst效應(yīng)(rigid slide tearing effect，剛性滑動(dòng)撕裂效應(yīng))。 圖1表示了在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生rst效應(yīng)的情況。其特點(diǎn)是：當(dāng)鍛造工具(砧子等)在與鍛件相接觸表面上兩方向(如砧子的長(zhǎng)度和寬度，鐓粗為直徑)的尺寸都大大超過(guò)坯料的高度時(shí)，致使坯料內(nèi)上下兩個(gè)剛性區(qū)相遇。隨后，在壓機(jī)力的繼續(xù)作用下，產(chǎn)生剛性區(qū)內(nèi)部的層狀剛性滑動(dòng)變形并導(dǎo)致撕裂。 (a) 鍛煉過(guò)程中上下兩個(gè)剛性區(qū)“相遇”(b) 鍛煉內(nèi)部的rst裂紋 圖1rst效應(yīng)產(chǎn)生條件示意 坯料內(nèi)部的剛性區(qū)是由工

3、具和坯料表面的摩擦引起的，也稱“死區(qū)”或“摩擦錐”。實(shí)際上，剛性區(qū)內(nèi)的金屬一般情況下并不完全呈整體剛性狀態(tài)，而是從表面對(duì)稱中心開始，向坯料內(nèi)部呈一定梯度的小應(yīng)變速率分布。剛性區(qū)的邊界也無(wú)嚴(yán)格的規(guī)定，技術(shù)人員常以應(yīng)變速率h的情況。由于這時(shí)坯料表面溫度已經(jīng)降低(900 )，所以將摩擦系數(shù)按0.37計(jì)算，在w/h135時(shí)，坯料內(nèi)部的上下兩個(gè)剛性體才會(huì)相遇。此外，考慮到在此時(shí)的溫度條件下，壓下變形量不宜太大(h15%)，以及在壓下過(guò)程中，由于坯料的伸長(zhǎng)和展寬，使w值發(fā)生增長(zhǎng)(約10%)現(xiàn)象。另外，為了保證良好的內(nèi)部變形效果，使初始時(shí)的w/h0.5，所以規(guī)定了避免rst效應(yīng)的鍛造成形工藝準(zhǔn)則為： 0.5wh1.0， h15%(3) 在由鐓粗成形的場(chǎng)合，應(yīng)限制鍛件徑高比為： d/h1.35或h/d0.74(4) 其中，式(3)對(duì)上下變形不對(duì)稱的場(chǎng)合也適用。 4結(jié)論 rst效應(yīng)主要與在鍛造成形過(guò)程中，因表面摩擦影響產(chǎn)生的坯料內(nèi)部剛性體高度有關(guān)，其發(fā)展過(guò)程有彈性壓縮變形、剛性剪切變形和剛性