由第四章研究結(jié)論可知，空心鋼錠開坯鍛造工藝應(yīng)選擇拔長或擴(kuò)孔。圖5.3模擬結(jié)果表明，鋼錠在芯軸拔長過程中，靠近外表面的為大變形區(qū)，靠近內(nèi)表面的為小變形區(qū)，因此，最終凝固點的缺陷不會產(chǎn)生明顯內(nèi)移，有利于將缺陷和夾雜控制在壁厚中間，在車削加工后缺陷和夾雜不會暴露于內(nèi)表面。從第四章研究結(jié)果可知，拔長對徑向空洞缺陷的鍛合能力不強(qiáng)，結(jié)合本章模擬結(jié)果，若開坯過程采用芯軸拔長，很可能不能鍛合缺陷或鍛合缺陷所需要的變形量較大。由于芯軸拔長是一種減小空心毛坯外徑而增加軸向長度的鍛造工藝，用于鍛制長筒類鍛件，芯軸拔長若采用較大的變形會導(dǎo)致H/t增大較多，H/t太大則容易導(dǎo)致后續(xù)反復(fù)墩拔(擴(kuò))的墩粗變形產(chǎn)生凹陷，降低許可壓下量，不容易與反復(fù)墩拔(擴(kuò))的拔長(擴(kuò)孔)工藝銜接。

馬杠擴(kuò)孔是減小毛坯壁厚而增加鍛件外徑的工藝。從第四章研究結(jié)果可得知孔鍛合壁厚中間缺陷的能力比較強(qiáng)，但是擴(kuò)孔芯棒選擇不合適會導(dǎo)致缺陷內(nèi)移，，擴(kuò)后續(xù)機(jī)加工后缺陷會暴露于內(nèi)表面，導(dǎo)致鍛件報廢。開坯鍛造時擴(kuò)孔芯棒應(yīng)該在滿足不使缺陷劇烈內(nèi)移的前提下盡量提高擴(kuò)孔效率。為了研究不同芯棒直徑對空心鋼錠截面變形的影響，本文選用四組不同直徑的芯棒進(jìn)行擴(kuò)孔模擬，空心鋼錠內(nèi)徑為d=400mm，芯棒直徑分別為120mm,200mm,280mm,360mm即芯棒直徑分別為內(nèi)徑的30%,50%,70%,90%。

由以上數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，隨著芯棒直徑的增加，鍛件截面的變形區(qū)逐漸擴(kuò)大，在70%-90%之間時可以看出變形覆蓋了整個截面，由于壁厚中間部位分布有空洞、疏松和微裂紋等鑄態(tài)缺陷，因此該部位的充足的徑向壓應(yīng)變變形將有助于壓實鋼錠疏松、鍛合空洞、打碎粗晶。由圖可知芯棒直徑較小時內(nèi)孔變形劇烈，靠近上砧處無法得到充分變形，這會導(dǎo)致處于壁厚中間部分的缺陷強(qiáng)烈內(nèi)移，后續(xù)機(jī)加工后缺陷、夾雜會暴露于內(nèi)孔表面，導(dǎo)致鍛件報廢，因此，增加芯棒直徑有利于擴(kuò)孔工藝的進(jìn)行，但芯棒直徑也不宜與內(nèi)孔直徑過于接近。芯棒直徑較小時變形主要集中在靠近內(nèi)孔處，芯棒直徑較大時，變形分布比較均勻。對于擴(kuò)孔工藝來講，較小的芯棒直徑的擴(kuò)孔效率高，但是較小的芯棒由于變形時局部變形劇烈會導(dǎo)致最終鍛件內(nèi)孔有梅花狀凹陷，給后續(xù)的工藝帶來不便，另外從擴(kuò)孔時芯棒的強(qiáng)度考慮，芯棒直徑不應(yīng)過小，芯棒直徑至少大于50%d，從變形時的應(yīng)變分布和擴(kuò)孔效率方面綜合考慮，開坯鍛造時芯棒直徑應(yīng)控制在內(nèi)徑的70%左右，因此，實際生產(chǎn)中，是否需要更換芯棒的判斷條件是保證芯棒直徑約為內(nèi)徑的70%且不低于內(nèi)徑的50%。