,1044 北京科技大学学报 第30卷 物理模拟中所用的上、下水平V型锥面砧的 型锥面砧拔长的毛坯试样截面图上（图5(a)),中心 a=10°，B=120°.平砧选用1250t水压机专用平 区域轴孔之间未发现裂纹，侧面鼓形小，变形均匀 砧，为长方体，水平V型锥面砧和平砧总体尺寸一 在用平砧拔长的毛坯试样截面图上（图5(b)),轴孔 样，均为长1045mm、宽300mm、高450mm. 之间有裂纹，侧面鼓形大，变形明显不均匀 根据平砧拔长矩形截面毛坯新理论1]，在砧宽 比W/H≥0.9、料宽比B/H0.85的条件下，当平 砧拔长锻造时，变形体中心区域不会出现纵向拉应 62 力，而会出现横向拉应力，为比较两种锻造方法对 坯料变形体中心区域横向应力状态的影响，物理模 拟实验采用的拔长工艺参数如下：砧宽比W/H= 1,料宽比B/H=0.5.由此选取的试件尺寸如下： 长L=900mm;宽B=150mm,高H=300mm,如 图4所示，在图中所示位置钻并铰两个16士0.003 mm的孔，镶入16士0.003mm销轴于孔中，轻压配 (a)水平V型锥面砧拔长 (b)平砧拔长 合，近似满足轴与孔之间的间隙为零的条件 图5不同锻造法拔长矩形截面坯料时的截面图 Fig.5 Sections of rectangular billets by different forging methods 上述实验结果表明，水平V型锥面砧拔长锻造 时，在料宽比B/H=0.5的情况下，坯料内部的应 16±0.003 力状态为横向压应力，对焊合坯料内部缺陷提供了 有利的力学条件.在同样条件下，平砧拔长时，毛坯 内部的应力状态则相反，为横向拉应力，易使坯料内 部缺陷扩散 B 3.2生产性实验 (a)镶入销轴的矩形截面坯料 (b)销轴 3.2.1实验方案 通过检验对比水平V型面锥与常规锻造拔长同 图4物理模拟用矩形截面坯料 一轴类锻件，其同一位置横向力学性能的均匀性，前 Fig.4 Rectangular billet for physical simulation 者优于后者， 将试件在高温炉中加热到1220℃，均温后在 生产性实验方案为用该锻造方法生产16Mn钢 1250t压机上分别进行平砧拔长和水平V型锥面砧 电机轴锻件.坯料采用24t钢锭，在6000t水压机 拔长.压下量控制在20%左右（实际压下量），变形 上拔长开坯成700mm,部分电机轴采用水平V型 后试件空冷. 面锥锻造法完成，锻件拔长变形后，同炉进行正回 3.1.3拔长模拟实验结果 火处理 变形后的毛坯试件在锯床上锯成横向试片（试 3.2.2锻件力学性能检验及数据处理与分析 片包含镶入试件的销轴)，然后在普通刨床上把试片 在锻件的一端，距锻件中心2/3半径处套取试 沿轴孔配合中心线横向剖开，精磨，制成试样，试样 棒，制成拉伸试样，进行锻件力学性能检验，表1为 剖开后，将其横截面图拓印在图5中，在用水平V 大型轴类锻件采用水平V型锥面砧拔长锻造时，对 表1水平V型锥面砧锻造法拔长锻件2/3半径处纵，横向力学性能的统计结果 Table 1 Axial and transverse mechanical properties at 2/3 radius of forgings 屈服强度 抗拉强度 延伸率 断面收缩率 方向 G/MPa △% G/MPa △1% % 1% 平/% ￥/% 纵向 356.3 8.4 560.0 5.4 30.4 10.8 70.5 9.2 横向 366.3 9.6 565.0 5.3 31.6 9.5 64.3 7.0物理模拟中所用的上、下水平Ⅴ型锥面砧的 α＝10°‚β＝120°．平砧选用1250t 水压机专用平 砧‚为长方体．水平Ⅴ型锥面砧和平砧总体尺寸一 样‚均为长1045mm、宽300mm、高450mm． 根据平砧拔长矩形截面毛坯新理论［12］‚在砧宽 比 W／H≥0∙9、料宽比 B／H＜0∙85的条件下‚当平 砧拔长锻造时‚变形体中心区域不会出现纵向拉应 力‚而会出现横向拉应力．为比较两种锻造方法对 坯料变形体中心区域横向应力状态的影响‚物理模 拟实验采用的拔长工艺参数如下：砧宽比 W／H＝ 1‚料宽比 B／H＝0∙5．由此选取的试件尺寸如下： 长 L ＝900mm；宽 B＝150mm‚高 H＝300mm‚如 图4所示．在图中所示位置钻并铰两个●16±0∙003 mm 的孔‚镶入●16±0∙003mm 销轴于孔中‚轻压配 合‚近似满足轴与孔之间的间隙为零的条件． 图4 物理模拟用矩形截面坯料 Fig．4 Rectangular billet for physical simulation 将试件在高温炉中加热到1220℃‚均温后在 1250t压机上分别进行平砧拔长和水平Ⅴ型锥面砧 拔长．压下量控制在20％左右（实际压下量）‚变形 后试件空冷． 3∙1∙3 拔长模拟实验结果 变形后的毛坯试件在锯床上锯成横向试片（试 片包含镶入试件的销轴）‚然后在普通刨床上把试片 沿轴孔配合中心线横向剖开‚精磨‚制成试样．试样 剖开后‚将其横截面图拓印在图5中．在用水平Ⅴ 型锥面砧拔长的毛坯试样截面图上（图5（a））‚中心 区域轴孔之间未发现裂纹‚侧面鼓形小‚变形均匀． 在用平砧拔长的毛坯试样截面图上（图5（b））‚轴孔 之间有裂纹‚侧面鼓形大‚变形明显不均匀． 图5 不同锻造法拔长矩形截面坯料时的截面图 Fig．5 Sections of rectangular billets by different forging methods 上述实验结果表明‚水平Ⅴ型锥面砧拔长锻造 时‚在料宽比 B／H＝0∙5的情况下‚坯料内部的应 力状态为横向压应力‚对焊合坯料内部缺陷提供了 有利的力学条件．在同样条件下‚平砧拔长时‚毛坯 内部的应力状态则相反‚为横向拉应力‚易使坯料内 部缺陷扩散． 3∙2 生产性实验 3∙2∙1 实验方案 通过检验对比水平Ⅴ型面锥与常规锻造拔长同 一轴类锻件‚其同一位置横向力学性能的均匀性‚前 者优于后者． 生产性实验方案为用该锻造方法生产16Mn 钢 电机轴锻件．坯料采用24t 钢锭‚在6000t 水压机 上拔长开坯成●700mm‚部分电机轴采用水平Ⅴ型 面锥锻造法完成．锻件拔长变形后‚同炉进行正回 火处理． 3∙2∙2 锻件力学性能检验及数据处理与分析 在锻件的一端‚距锻件中心2／3半径处套取试 棒‚制成拉伸试样‚进行锻件力学性能检验．表1为 大型轴类锻件采用水平Ⅴ型锥面砧拔长锻造时‚对 表1 水平Ⅴ型锥面砧锻造法拔长锻件2／3半径处纵、横向力学性能的统计结果 Table1 Axial and transverse mechanical properties at 2／3radius of forgings 方向 屈服强度 抗拉强度 延伸率 断面收缩率 σs／MPa Δσs σs ／％ σb／MPa Δσb σb ／％ δ／％ Δδ δ ／％ Ψ／％ ΔΨ Ψ ／％ 纵向 356∙3 8∙4 560∙0 5∙4 30∙4 10∙8 70∙5 9∙2 横向 366∙3 9∙6 565∙0 5∙3 31∙6 9∙5 64∙3 7∙0 ·1044· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷