文／闫中原，王召宇，宋宇轩，范佳宁，薛克敏·合肥工业大学

截齿是采煤机和掘进机的直接切割刀具，工作条件非常恶劣。在使用过程中，截齿会受到煤层或岩石的摩擦和冲击作用，其失效形式为头部齿体磨损过快导致合金头脱落，或者是齿体抗弯性能差，在受强力作用下弯曲或折断。齿套作为截齿头和大钻头的连接部位，其力学性能受到了巨大挑战。传统回转体型复杂零件的制造多采用铸造和车削的方法，车削加工后的材料力学性能与铸态的基本一致，因此难以满足复杂服役环境的使用要求。

近年来，基于锻件优良性能考虑，大型零件的生产越来越趋向于采用锻造的方法。现阶段，截齿齿套锻造工艺路线如图1 所示，该工艺需要两步成形，工艺过程较多，不满足节能环保的要求，因此需要优化工艺。本文采取闭塞式锻造(图2)工艺，与普通模锻相比，闭塞式锻造可以成形出复杂形状的锻件，且成形过程中坯料处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥其塑性，这对锻造低塑性难变形合金尤为重要。此外闭塞式锻造生产效率高，减少了切削加工，金属流线沿锻件外形连续分布，纤维不被切断，锻件的力学性能明显提高。本文采用Deform-3D 有限元软件对某截齿齿套传统锻造工艺与闭塞式锻造工艺进行模拟分析，研究截齿齿套闭塞式锻造的成形特点。

图1 传统锻造工艺路线

图2 一步成形法工艺路线

研究方案

锻件的确定

图3所示为使用UG建立的截齿齿套三维锻件图，该锻件外形为圆柱形孔件，其中最小孔径为33mm，最大直径为90mm，总长为137mm。……