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形变比对锻造钢球质量的影响及其选择

由于疫情的原因,阻碍了与国外矿山交流的机会,不过国内矿业的“绿色发展”正在蓬勃发展。近期接待了国内一家知名的矿业集团参访团,其中包括矿业工程师、冶金专家、还有大学检测专家等共计15人。我们围绕着锻造钢球→热模锻成型工艺展开了探讨,并重点讨论了关于大直径锻造钢球的形变比问题。

 

那形变过程是如何形成的,形变比真的那么重要吗?

一般用原材料的变形程度来衡量锻造钢球的形变比,即所要锻造钢球的用料长度与钢球直径的比例。锻造钢球是由一定长度的圆钢加热后,通过模具锻造成形,在锻造过程中,圆钢在模具的压力下,圆钢不断发生变形,由圆柱形逐渐向球形变化。圆钢成球变形后会产生一定的形变比,导致奥氏体发生变形,引起奥氏体内部发生再结晶过程,从而达到晶粒细化的目的,使淬火组织得到细化,因此形变比的大小会影响锻球的力学性能和质量。在适宜的范围内,形变比有利于改善锻球的组织与性能,反之就会出现一些问题。


根据锻造行业的生产经验统计分析,锻造钢球时形变比在35%~65%的范围内为最佳。目前锻造钢球时形变比通用的计算方法是:


锻造钢球形变比=(下料长度-钢球直径)/钢球直径


那如何确认圆钢下料多少符合锻造钢球的要求呢?主要是看形变比是否在我们的要求范围内。


以φ100mm锻造钢球为例,下料长度计算方法如下:


φ100mm钢球标准重量为4.1kg/个,考虑生产过程中有火耗等因素,所以下料的重量应为4.1×1.03(按3%的火耗烧损)=4.22kg/个。


那么,用70mm圆钢锻造φ100mm钢球下料长度计算如下:


下料长度为=G/D2×6.17

=4.22×1000/(7×7×6.17)

=13.96cm(相当于140mm)

其中:G为下料重量,D为圆钢直径。


也就是说以70圆钢锻造成100mm钢球,下料长度为140mm,


锻造钢球形变比=(下料长度-钢球规格尺寸)/公称尺寸

=(140-100)/100

=40%



那么,60圆是否可以锻造100mm钢球呢?我们算一下形变比就可知道,下料长度=G/6.17×D2=18.99cm


锻造钢球形变比=(下料长度-钢球规格尺寸)/公称尺寸

=(190-100)/100

=90%


超出了锻造形变比的要求,那么圆钢在锻打过程中就会因长度过长,造成产品在热锻造时出现弯折现象,成为废品,这就是锻造形变比过大所造成的,所以不可以用60mm圆钢或60mm圆钢以下的材料生产φ100mm锻造钢球。