鍛造壓縮內(nèi)孔缺陷時(shí),人們還是喜歡從應(yīng)力的角度考慮問(wèn)題,往往把三向壓縮應(yīng)力作為鍛造內(nèi)孔最有力的條件。事實(shí)上,這并不是一個(gè)充分的條件。為了避免空白中心的拉應(yīng)力,在使用上下平切時(shí),需要切割寬度比≥0.8;當(dāng)采用FM法拉長(zhǎng)時(shí),切割寬度比必須為≥0.77。這種苛刻的條件在大型鍛件的拉伸過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)。此外,如果切割太寬,壓縮機(jī)的能力是不夠的。在切割下的剛性區(qū)域,當(dāng)切割寬度比非常大時(shí),也會(huì)產(chǎn)生RST效應(yīng)的內(nèi)部撕裂。此時(shí),它可能處于三向壓應(yīng)力狀態(tài),但這里的孔不會(huì)關(guān)閉。相反,拉伸成型時(shí)的一向拉應(yīng)力和兩向壓應(yīng)力狀態(tài)容易關(guān)閉內(nèi)部孔。此外,應(yīng)力狀態(tài)只代表瞬時(shí)狀態(tài),在變形過(guò)程中不斷變化,不能累積和重疊。
在鍛造過(guò)程中,很難控制和計(jì)算三向壓應(yīng)力狀態(tài)。如果孔閉合時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)是臨界條件,那肯定是不可能的,因?yàn)檫@種瞬時(shí)應(yīng)力狀態(tài)無(wú)處不在。因此,僅從三向壓應(yīng)力的角度來(lái)討論孔的閉合并沒(méi)有什么意義。
相反,應(yīng)變狀態(tài)可以通過(guò)疊加和累積來(lái)計(jì)算。為了使空白中心的壓應(yīng)變最大化,使用上下平站拉伸,切割寬度比可以超過(guò)0.51;當(dāng)使用調(diào)頻法拉伸時(shí),切割寬度比應(yīng)為≥。因此,沒(méi)有必要追求太大的切割寬度比和三向壓應(yīng)力狀態(tài)。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),孔A與最大壓應(yīng)變和最大壓應(yīng)變之間存在線(xiàn)性關(guān)系。當(dāng)某一方向的最大壓應(yīng)變疊加到一定值時(shí),這里的孔被完全壓縮。因此,壓應(yīng)變?cè)趬嚎s內(nèi)部孔的過(guò)程中起著主導(dǎo)作用。
鐓粗僅作為一種輔助手段,將鍛件拉長(zhǎng)為三維變形,是壓實(shí)內(nèi)部孔洞、破碎粗晶體、改善偏析的最有效手段。鋼錠內(nèi)部孔隙缺陷基本呈軸向分布,這也是由結(jié)晶方向決定的。因此,垂直于鋼錠軸線(xiàn)方向的拉伸變形可以盡快壓縮和焊接孔洞。同時(shí),最大壓力應(yīng)變的方向往往接近拉伸的壓力下方向。因此,拉伸鍛造是關(guān)閉孔洞的最短路徑。
鐓粗是一種軸對(duì)稱(chēng)變形,通常被學(xué)者稱(chēng)為兩維半變形。在鐓粗開(kāi)始時(shí),鋼錠中心的孔水平膨脹,直到高直徑比達(dá)到1:1以下,孔才開(kāi)始收縮。然而,為了壓合心部的孔,高直徑比需要達(dá)到8:3以上。顯然,不可能也沒(méi)有必要將鋼錠卷成這樣一個(gè)扁平的形狀。鐓粗可以增加坯料的橫截面積,本質(zhì)上是增加拉伸的鍛造比。但是,如果根據(jù)有效壓實(shí)法的工藝標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷,在使用一定的砧寬的情況下,鋼錠的直接拉伸可以滿(mǎn)足壓實(shí)和鍛造的要求,則不需要進(jìn)行壓實(shí)和鍛造。
只有當(dāng)有效拉伸次數(shù)不足時(shí),才需要增加坯料的直徑,只要鐓粗到可以滿(mǎn)足的直徑,就沒(méi)有必要鐓粗太大。因?yàn)樗鼤?huì)延長(zhǎng)拉伸時(shí)間,降低生產(chǎn)效率。因此,在制定鍛造工藝時(shí),有必要增加坯料的直徑。當(dāng)然,在鍛造過(guò)程中,必須增加粗糙度。在大規(guī)模自由鍛造的過(guò)程中,首先要考慮兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):1,有效壓實(shí)鍛造;2,防止RST效應(yīng)。
當(dāng)鍛造工具與坯料兩個(gè)方向的接觸尺寸大于坯料的高度時(shí),在較大的變形條件下會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部滑動(dòng)撕裂效應(yīng),稱(chēng)為RST效應(yīng)。這種現(xiàn)象在薄蛋糕、薄板和細(xì)軸鍛件中很容易發(fā)生。因此,在準(zhǔn)備過(guò)程或訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)砧寬比總是小于1。此外,在準(zhǔn)備煎餅和薄板鍛件的過(guò)程時(shí),必須給出成型前最后兩次限制切割寬度和壓制量的程序。然后,當(dāng)鍛件已經(jīng)壓實(shí)鍛造,密度很高,沒(méi)有內(nèi)部撕裂,鍛造后的處理和熱處理一切正常,只有原材料本身的問(wèn)題。