近年来，随着全球工业的不断发展，大型锻件的需求量与日俱增。相关数据显示仅在 2005-2009 年间，大型锻件的全球消耗量已从 85.3 万吨增加到 183.9 万吨。

探寻高效低耗的生产方式成为了锻造企业亟需解决的问题。目前，大型锻件在锻造过程基本采用自由锻的生产模式，此种模式需要合适的锻造方法及较高的技术支持，而且大型锻件生产周期长、劳动强度大，一旦锻件达不到相应的超声波探伤标准，将造成巨大的经济损失。大型钛锻件为满足锻比需要，多采用大尺寸钢锭生产，而此类钢锭存在疏松、缩孔等缺陷，高温变形不均及工艺不当易导致探伤无法达到标准，针对此问题一般采用反复镦拔的方法，该方法可以提高锻比，破碎合金中粗大的树枝晶组织，提高超声波探伤合格率。但反复镦拔操作繁琐需多火次进行，导致占用锻机机时长，燃气消耗大。为了保证大型锻件内部质量，提高生产效率，降低生产成本，文章对反复镦拔锻造方法进行了工 艺改进，并针对两种锻造方法对锻件内部的改善情况进行了探究。

1、工艺流程设计及控制参数

60 吨电炉 +LF 精炼 +VD 真空脱气 + 浇铸 12 吨18CrNiMo7-6 钢锭 +3150 吨快锻机生产 Φ630 规格棒材（加热温度按 1200℃执行，保温 8 h 后开始锻造）。

反复镦拔锻造方法：进行两镦两拔操作，第 1 火次先对钢锭镦粗至 1/2 处 900 mm；再烧 3 h 后第 2 火次拔长至原长度 1800 mm；再烧 3 h 后第 3 火次镦粗 1/2 处900 mm；再烧 3 h 后第四火次拔长至成品。

工艺改进（三维锻造方法）：第一火次先对钢锭镦粗至 1/2 处 900 mm，然后拔长至 850×1000 扁坯；再烧3 h 后第二火拔先拔至 625×1000 扁坯，然后锻造 700方坯，最后锻造成材（图 1）。

2、实验结果

探伤标准按 SEP1921 执行，具体标准为：区域 1：圆钢的边缘区，即从外径表面向中心的 1/3 半径处，探伤质量等级 E/e 级；区域 2：其它区域，探伤质量等级 D/e级；区域 3：圆钢中心的 1/5 半径范围，探伤质量等级C/c 级。对棒材进行逐支探伤，探伤结果显示，反复镦拔方法区域 1 质量等级为 E/e 级、区域 2 质量等级为 D/e 级、区域 3 质量等级为 C/c 级；三维锻造方法区域 1 质量等级为 E/e 级、区域 2 质量等级为 E/e 级、区域 3 质量等级为 E/e 级。实验结果表明三维锻造法同样可以符合探伤标准要求。

超声波探伤采集的回波信号中不但有缺陷信息同时包含结构噪声，结构噪声生产原因为材料晶界对超声波的散射，而噪声大小由材料的组织情况决定，组织结构越小噪声越小，相反组织结构越大则噪声越大，实验同时采用 50dB 超声波探伤对反复镦拔锻造方法和三维锻造方法进行检测，结果如图 2，对比发现三维锻造方法同样无超声波探伤缺陷，且三维锻造方法锻件超声波探伤噪声优于反复镦拔锻造方法锻件，说明三维锻造方法生产的锻件组织结构更细小，内部质量改善更加明显（图 2）。

3、分析及讨论

反复镦拔锻造方法主要操作为延钢锭轴向反复镦拔，分析此方法在锻造过程中表面变形剧烈，钢锭中心缺陷不会流动到外层，但同时钢锭内部存在难变形区，中心部分变形量少，导致锻件的内部缺陷及组织结构不容易得到全面改善。

三维锻造方法主要操作为将镦粗的钢坯进行轴向打扁生产，高度可以适当小于成品尺寸，注意控制宽高比（1.3~1.6颐1），然后在将扁坯锻造至所需方坯尺寸，最后锻造成材。若有探伤标准更加严格的锻件，可在第一次打方后进行再次镦粗并反向打扁，且再次锻造至方坯后成材。分析此方法在镦粗、打扁并锻方拔长的过程中，使锻件内部及中心变形剧烈，同时大压下量将难变形区充分改善，心部在三向压应力作用下不断变形，增加锻透性将内部缺陷充分撼合。

通过整理反复镦拔锻造方法及三维锻造方法超声波探伤结果，可以证明三维锻造方法同样可以符合超声波探伤标准要求，对比两者在同一探伤灵敏度下探伤噪声，发现三维锻造方法内部组织结构更加细小，锻件内部质量改善更加明显，且三维锻造方法操作方便，能够减少生产火次，降低能源消耗，节约生产成本。

参考文献

［1］王建宏援在突破中分析现状谋锻件行业更大发展［J］援金属加热：热加工，2013，（1）：14-15援

［2］底学晋，李建华援我国大锻件生产面临的任务［J］援重型机械，1995，（3）：3-6援

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