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)過程中存在一種新的力學(xué)效應(yīng)(rst效應(yīng))，它會導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)夾層裂紋缺陷。經(jīng)過觀察和分析，提出了避免其危害的工藝準則。 關(guān)鍵詞：大型；自由鍛件；rst效應(yīng) 長期以來，一些大型自由鍛件的質(zhì)量問題是在超聲波探傷時，出現(xiàn)大面積密集型缺陷，嚴重時底波降低，甚至完全消失。 針對這種內(nèi)部層狀裂紋型缺陷，有人曾做過理論分析，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。然后，根據(jù)顯微觀察來逐一辨別確認。但是，觀察結(jié)果卻排除了上述3種可能性。經(jīng)過長期的觀察和分析，推出了一個新的力學(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，剛性滑動撕裂效應(yīng))。 圖1表示了在鍛造過程中產(chǎn)生rst效應(yīng)的情況。其特點是：當鍛造工具(砧子等)在與鍛件相接觸表面上兩方向(如砧子的長度和寬度，鐓粗為直徑)的尺寸都大大超過坯料的高度時，致使坯料內(nèi)上下兩個剛性區(qū)相遇。隨后，在壓機力的繼續(xù)作用下，產(chǎn)生剛性區(qū)內(nèi)部的層狀剛性滑動變形并導(dǎo)致撕裂。 (a) 鍛煉過程中上下兩個剛性區(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)的邊界也無嚴格的規(guī)定，技術(shù)人員常以應(yīng)變速率h的情況。由于這時坯料表面溫度已經(jīng)降低(900 )，所以將摩擦系數(shù)按0.37計算，在w/h135時，坯料內(nèi)部的上下兩個剛性體才會相遇。此外，考慮到在此時的溫度條件下，壓下變形量不宜太大(h15%)，以及在壓下過程中，由于坯料的伸長和展寬，使w值發(fā)生增長(約10%)現(xiàn)象。另外，為了保證良好的內(nèi)部變形效果，使初始時的w/h0.5，所以規(guī)定了避免rst效應(yīng)的鍛造成形工藝準則為： 0.5wh1.0， h15%(3) 在由鐓粗成形的場合，應(yīng)限制鍛件徑高比為： d/h1.35或h/d0.74(4) 其中，式(3)對上下變形不對稱的場合也適用。 4結(jié)論 rst效應(yīng)主要與在鍛造成形過程中，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)展過程有彈性壓縮變形、剛性剪切變形和剛性