神户制钢公司开发采用近终形模压法预测锻造负荷的技术

当锻造负荷比锻压机的压力更大时，无法压下到目标压下量，由此会产生锻件局部充填不足的问题。从确定锻造工艺方面来看，高精度预测锻造负荷很重要。为此神户制钢公司开发了采用近终形模压法预测锻造负荷的技术。

约束系数和接触面积是与锻模和锻坯的摩擦系数和接触面形状有关联的值。另外，变形阻抗会因材料的锻造温度、变形和应变速度的不同而产生大的变化，因此在预测锻造负荷时，必须高精度掌握变形阻抗。

在对大型锻件进行了预锻形状和锻模形状设计时，神户制钢公司通过塑性变形解析，计算了锻造负荷。由于解析对象为轴对称形状，因此神户制钢公司进行了二维（轴对称）的塑性变形解析。设定锻坯温度1200℃，压下速度为10mm/s和50mm/s两种。当压下速度为10mm/s时，虽然锻造负荷比50mm/s时的低，但压下到目标压下位置（1,150mm）时的锻造负荷超过了锻压机的最大加压力的130MN，无法压下至目标位置。因此，必须减小锻造负荷。

减小锻造负荷的方法有两种：一是减小变形阻抗；二是减小接触面积。提高锻件温度可以有效减小变形阻抗。从设备上来看，将加热炉内的温度提高到1230℃左右是可能的，但如果把锻件温度提高到1200℃以上，有可能出现过热现象。因此，研究了通过减小锻坯和锻模的接触面积来降低锻造负荷的方法。首先，作为试验对象的锻钢零部件为轴对称形状，通过以锻模的对称轴为中心进行旋转，可以锻造所要求的形状。因此，把内面成形用的锻模视为与目标锻造形状内面相同的形状，并由轴对称形状的锻模变为截取一个断面的板状锻模，也可以减小锻坯与锻模的接触面积。神户制钢公司将此方法称为“旋转锻造法”。该锻造方法是在每一次压下时就要提升和旋转锻模一次，在变更压下位置后再次进行压下，反复进行这些操作直至达到目标压下位置为止。