一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114226619A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111485354.6(22)申请日2021.12.07(71)申请人太原科技大学地址030000山西省太原市万柏林区窊流路66号(72)发明人徐月刘建生陈飞焦永星李飞郑晓华(74)专利代理机构太原达引擎专利代理事务所(特殊普通合伙)14120代理人郭栋梁(51)Int.Cl.B21J5/06(2006.01)B21K1/06(2006.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法(57)摘要一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，属于锻造技术领域，以终锻成形后锻件不产生裂纹为前提，以大型轴类锻件晶粒尺寸细匀化程度满足锻后热处理工艺容限要求为目的，建立大型轴类锻件的锻造工艺窗口，即建立大型轴类锻件的可行性锻造工艺参数区间，为大型轴类锻件锻造工艺参数的制定提供理论依据。本发明包括以下步骤：首先，绘制裂纹萌生临界工艺曲线；其次，绘制坯料横截面平均晶粒尺寸为75μm时的曲线；再次，绘制同一混晶度等级的工艺容限曲线；最后，将上述曲线叠加在同一坐标系中，重合区域即为大型轴类锻件的锻造工艺窗口。CN114226619ACN114226619A权利要求书1/2页1.一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，其特征在于包括以下步骤：S1、根据锻态钢锭的裂纹萌生临界变形量模型，绘制裂纹萌生临界工艺曲线，工艺曲线下方的区域为锻造工艺安全区域；S2、采用上平砧、下V砧拔长工艺，以热变形温度T为横坐标，以锻比为纵坐标，绘制坯料横截面平均晶粒尺寸为75μm时的曲线，曲线上方为平均晶粒尺寸细小区域；S3、根据锻后热处理能接受的终锻成形后晶粒组织混晶度等级要求，绘制同一混晶度等级的工艺容限曲线，工艺容限曲线的外侧区域为满足锻后热处理混晶度等级要求的工艺容限区域；S4、将上述步骤S1～S3绘制的锻造工艺安全区域、平均晶粒尺寸细小区域与工艺容限区域叠加在同一坐标系中，重合区域即为大型轴类锻件的锻造工艺窗口。2.根据权利要求1所述的一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：S1‑1、根据高温拉伸实验获得应力应变曲线，曲线上峰值应变点作为裂纹萌生标志点，在该点进行卸载实验，然后测量卸载后试样缩颈处的最小直径；S1‑2、基于NormalizedCockcroft&Latham准则，采用DEFORM‑2D软件模拟步骤S1‑1相同变形条件下的高温拉伸卸载实验，直至模拟卸载后试样缩颈处的最小直径与步骤S1‑1卸载实验后试样缩颈处的最小直径一致时，从DEFORM‑2D软件读出此时的最大损伤值，即为裂纹萌生临界损伤值，并且拟合得到裂纹萌生临界损伤值模型；S1‑3、根据裂纹萌生临界损伤值模型，获得各变形条件下的临界损伤值，基于DEFORM‑3D软件进行镦粗实验，当圆柱鼓肚外缘部位的最大损伤值达到对应变形条件下的临界损伤值时，读取此时对应的变形量，即为临界变形量，拟合各变形条件下临界变形量与各变形参数之间的关系，获得临界变形量模型；S1‑4、将临界变形量换算成锻比，绘制裂纹萌生临界工艺曲线。3.根据权利要求1所述的一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：S2‑1、采用DEFORM‑3D软件对大型轴类锻件的钢锭进行上平下V砧拔长工艺数值模拟；S2‑2、通过步骤S2‑1数值模拟获得坯料横截面各位置处的平均晶粒尺寸，当横截面内的平均晶粒尺寸为75μm时，记录此时的锻比；S2‑3、将步骤S2‑2记录的锻比作为纵坐标，以热变形温度T为横坐标，绘制坯料横截面平均晶粒尺寸为75μm时的曲线。4.根据权利要求1所述的一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：S3‑1、采用上平下V砧进行大型轴类锻件钢锭的终锻拔长实验，对锻后坯料横截面各位置处晶粒组织的混晶度等级进行评价；S3‑2、取锻后坯料混晶度等级最大位置处的试样进行等温热处理实验，对热处理后各位置处晶粒组织的混晶度等级再次进行评定；S3‑3、对比各变形条件下步骤S3‑1锻后晶粒组织的混晶度等级与步骤S3‑2等温热处理后晶粒组织的混晶度等级，确定锻后热处理工艺能够接受的混晶度等级容限为5级；S3‑4、绘制混晶度等级均为5级时的工艺容限曲线。2CN114226619A权利要求书2/2页5.根据权利要求1所述的一种大型轴类锻件锻造工艺窗口的构建方法，其特征在于：所述步骤S3‑2中等温热处理的步骤为：首先，以15℃/s的冷却速度冷却至700℃保温120h，切断组织遗传现象；然后，以15℃/s的加热速度加热至9