KD锻造法锻造工艺参数模拟研究

KD锻造法是第一重型机器厂创造，采用上下V形宽砧大压下量锻造的方法，该锻造法有利于增加锻件心部三向压应力，提高钢锭内部缺陷的锻合效果。在实际生产应用过程中，通过实际跟踪发现，按照以往经验进行设定工艺参数与实际生产数据存在一定偏差，为进一步提高工序操作一致性，利用计算机对KD锻造法进行模拟研究分析，研究其金属流动规律性，制定锻造过程工艺参数设计原则，从而指导工艺参数的设定，保证工序操作一致性。

研究方案

方案制定

分别模拟90°、60°、45°旋转角度的拔长过程，压下量按照20%控制，对比不同旋转角度时对坯料心部的压实效果，选取最优方案，进一步研究每趟次的实际展宽系数，从而达到指导工艺参数的设定，保证工序操作一致性的目的。

仿真模拟模型的建立

V形砧工具按照开口角度135°、砧宽800mm（图1），坯料规格按照φ650mm×1600mm进行建模（图2）。

图1 V形砧模型

图2 坯料模型

研究数据分析

对不同翻转角度模拟分析

分别按照翻转角度90°、60°、45°，压下量20%进行模拟计算，对其模拟结果进行汇总分析，如图3所示。

图3 三种方案模拟示意图

⑴方案一中的拔长过程V砧与坯料每次压下接触正常，保证了坯料各部受力均匀，有利于坯料心部质量的改善。方案二、方案三在模拟压下过程中，均存在V形砧单边接触的情况，不利于坯料各部的均匀受力，也增加了操作机钳臂的横向负荷，对设备存在一定程度的损害。

⑵通过对比三种方案坯料心部的等效应变情况，方案二拔长过程中心部最大等效应变大于方案一最大等效应变，但从截面的等效应变分布情况来看，方案一效果明显优于方案二，方案三拔长效果与方案一、方案二相比，心部等效应变效果最差。

通过上述模拟结果对比变形过程、等效应变两个方面可以看出，方案一的拔长效果在三种方案中最为理想。

展宽系数研究分析

根据第一阶段模拟分析结果，按照翻转角度90°，压下量20%进行模拟计算，研究展宽系数规律性，模拟结果见表1，根据模拟结果进行归纳20%压下量时展宽系数按照1.15测算较为合理。

表1 展宽系数模拟数据汇总

研究结果验证

按照模拟试验结果数据，策划制订了实际生产试验方案，选取φ650mm，按照翻转角度90°、压下量20%、展宽系数1.15设计，试验工艺方案并组织试验验证，实际试验结果与设计方案基本一致，具体试验数据整理见表2。

表2 展宽系数试验数据汇总

通过展宽系数模拟结果与现场实际生产测量的对比分析，认为90°旋转角度顺序拔长过程中每趟次展宽系数可平均按照1.15计算。

结束语

综上，通过对KD锻造法拔长过程进行计算机仿真模拟研究，制订了实际生产过程工艺参数设计原则，保证了锻造工艺参数与现场实际生产操作的一致性，为产品质量的稳定可靠提供了保障。

段永恩，生产部部长，高级工程师，主要从事生产管理、生产工艺运行工作，参与课题项目《Gr5材质冷轧工作辊的研制开发》、《Gr5材质整体锻钢支承辊的研制》分别获得公司科技进步一等奖、三等奖，拥有1项专利。

—— 来源：《锻造与冲压》 2019年第11期