门正兴 孙 嫘 孙燕飞 李 其

(中国第二重型机械集团公司，四川618013)

厚饼类锻件在大型锻件总量中占有很大的比例，但该类产品内部质量极不稳定，废品率高，产品主要质量问题是在超声波探伤时存在大面积密集性缺陷[1]，给企业和社会带来巨大的经济损失及能源消耗。以大型管板为例，密集性缺陷位置通常在锻件高度方向的中部，直径方向2/ 3环形区域内。产生密集性缺陷的主要原因被分为两种：1)钢锭中疏松、夹杂物以及内部裂纹等缺陷，经过锻造过程后仍未被焊合或弥散，而是聚集在一起形成更大的缺陷；2)RST效应(Rigid Slide Tearing Effect，刚性滑动撕裂效应)，锻件上下两个刚性区相遇，在继续成形过程中，金属的刚性滑动变形导致金属撕裂，形成裂纹。

镦粗是厚饼类大型锻件的主要成形方式，刘助柏教授提出的锥形板镦粗新工艺[2]由于工具简单、对厚饼类大型锻件质量有大幅提高而被广泛应用，但目前锥板镦粗工艺对金属内部流动规律及锥板参数对成形效果的影响研究较少。

1 有限元分析

对直径2 200 mm，高度2 600 mm坯料分别进行平板镦粗和锥板镦粗+展平工艺数值模拟，零件最终高度设定为1 400 mm。由于镦粗过程为轴对称变形，因此采用2D模拟分析。由于采用轴对称模拟，所模拟的展平的过程为整个锻件同时展平，而不是实际生产中的旋转展平。为了对平板镦粗和锥板镦粗+展平成形方式锻件的内部金属流动、应力应变等参数进行精确比对，在锻件右上部1/4面积内平均分布66个跟踪点，如图1所示，点1、12、23、34、45、56位于锻件轴线上。……