胎模鍛造是直接用坯料或者先經(jīng)過自由鍛把坯料預(yù)鍛成胎鍛所需的形狀與尺寸,而后在自由鍛設(shè)備上利用胎模進行終鍛成形的鍛造方法。
胎模鍛除了需要上下平砧及通用鍛造工具外,還需要專用的胎模。胎模不固定在鍛造設(shè)備上,當(dāng)使用時就放在設(shè)備的下平砧上,不用時就卸下來,使用方便,不需要安裝、大大節(jié)省了試模的時間,工藝操作靈活多樣;由于金屬變形始終在模膛內(nèi)完成,行車輪鍛件形狀及尺寸主要有胎模保證,所以可以獲得形狀復(fù)雜以及尺寸要求準(zhǔn)確的車輪鍛件,而且所需加熱的火次及變形工序也減少,因此不但提高了金屬材料利用率,而且減少機械加工工時,大大提高勞動生產(chǎn)率。
從車輪鍛件質(zhì)量方面來說,在成型過程時由于模具的作用,金屬變形受到限制,鍛造出來的車輪鍛件組織致密,車輪鍛件質(zhì)量相對較好,表面質(zhì)量也較好,機加工余量也很小,材料的利用率大大提高,生產(chǎn)效率也比較高,而且能夠鍛造形狀較復(fù)雜的車輪鍛件;而且還可以在小型設(shè)備上生產(chǎn)大型車輪鍛件,還可以做到局部成型,基于以上優(yōu)點,胎模鍛造已經(jīng)受到很多廠家的重視和青睞。
在行車輪鍛件自由鍛生產(chǎn)中,鐓粗是一個非常主要的變形工序。鐓粗工藝參數(shù)的合理選擇,對車輪鍛件的質(zhì)量起著決定性的作用。反復(fù)的鐓拔不但可以提高坯料的鍛造比,同時也可以破碎合金鋼中的碳化物,達到均勻分布的目的;還可以提高車輪鍛件的橫向力學(xué)性能,減小力學(xué)性能的異向性。
餅類鍛件和寬板鍛件都是以鐓粗為主要變形,且鐓粗的變形量很大,但是目前該類鍛件的超聲波探傷廢品率很高,主要因為內(nèi)部出現(xiàn)了橫向內(nèi)裂層缺陷,然而現(xiàn)行的工藝?yán)碚搶Υ瞬荒芙忉尅?/span>
為此,從90年代開始,中國學(xué)者經(jīng)過長時間的認(rèn)真研究,從主變形區(qū)以及被動變形區(qū)理論出發(fā),對鐓粗理論進行深入研究。提出了平板鐓粗時剛塑性力學(xué)模型的拉應(yīng)力理論以及靜水應(yīng)力力學(xué)模型的切應(yīng)力理論,與此同時還進行了大量的定性物理模擬實驗,并利用廣義滑移線法和力學(xué)分塊法來求解分析工件內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài),大量數(shù)據(jù)證明了該理論的合理性和正確性,揭示了利用普通平板鐓粗圓柱體時其內(nèi)部應(yīng)力的分布規(guī)律,進而提出了錐形板鐓粗新工藝,建立了方柱體鐓粗的剛塑性力學(xué)模型。