郭 伦 郭 猛 范成桢

(重庆长征重工有限责任公司，重庆400083)

大型锻件的技术要求严格，综合力学性能很高，并且要求有良好的内部组织，能否生产出高质量的大锻件成为了衡量一个国家工业水平和国防实力的标志之一[1-2]。而由于用于大型锻件的钢锭尺寸较大，在铸造过程中，不同位置的材料温度不均匀，在冷却较慢的铸锭心部区域因材料凝固收缩而产生缩孔、缩松等空洞缺陷[3]。这些空洞缺陷会破坏金属基体的连续性，造成应力集中和裂纹产生，严重影响大型锻件的质量[4]。因此，大型锻件的锻造过程，不仅仅是锻件的成形过程，更重要的是修复缺陷、改善组织的过程[5]。故为了研究开坯过程空洞闭合情况，本文采用DEFORM-3D数值模拟软件，对单重23 t 34CrNiMoA钢锭镦粗过程进行数值模拟，研究空洞在镦粗过程中的变化规律，获得空洞闭合表征参数Q值，然后用Q值判断拔长过程空洞是否闭合，研究结果对34CrNiMoA钢锭开坯锻造具有一定的指导意义。

1 镦粗过程空洞演变规律

为了研究钢锭开坯过程空洞的演变过程，对镦粗过程进行有限元模拟。模拟所用材料为34CrNiMoA材料，钢锭重量23 t，模型尺寸为∅1200 mm×2200 mm，钳把尺寸∅650 mm×800 mm，如图1所示。为了研究空洞位置对闭合情况的影响，沿模型轴线方向设置7个空洞，空洞直径约为D/30(D为钢锭直径)，孔洞位置用P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7表示，且空洞沿轴线均布，如图2所示。

图1 镦粗模型Figure 1 Upsetting model图2 孔洞位置图Figure 2 Hole location

模拟所用软件为DEFORM-3D，镦粗模型有限元网格划分为200 000，中心细化1/10 000。上、下砧模型如图3所示，划分网格数为100 000。……