圖4.7為鍛造成形時(shí)的金屬流動(dòng)，鍛造成型過程可以分為兩個(gè)階段:

第一個(gè)階段:擠壓成型階段。在成型初始階段，坯料開始充填了坯料與套模的徑向間隙。在下模的作用下，金屬逐步擠入模腔，此時(shí)，坯料可以分為上模沖下的直接受力區(qū)和與下模接觸的環(huán)形間接受力區(qū)兩部分。直接受力區(qū)內(nèi)，由于坯料橫向流動(dòng)被限制，金屬向下流動(dòng)，直至遇到下模限制后充填模腔。所以直接受力區(qū)內(nèi)，有一定高度的區(qū)域受應(yīng)力低，處于彈性狀態(tài)，這個(gè)區(qū)域隨著變形過程的進(jìn)行而縮小直至消失。間接受力區(qū)可以看為擠壓成型。隨著成型過程的進(jìn)行，金屬流動(dòng)受到下模具的阻礙，分別向著下模內(nèi)外圈未充滿處流動(dòng)。此階段對(duì)應(yīng)的模擬圖如圖4-7(a),  4-7(b)所示。

第二個(gè)階段:輪緣填充階段。隨著擠壓的進(jìn)一步進(jìn)行，金屬逐步填充模腔。模腔內(nèi)圈先于輪緣處充填完畢，進(jìn)入輪緣填充階段。模腔杯形內(nèi)圈充填完畢后，停止變形，出現(xiàn)低應(yīng)力區(qū)域。隨著鍛造力向輪緣處擴(kuò)散，杯型外圈高應(yīng)力區(qū)域擴(kuò)大。輪緣處接近成型完成時(shí)，杯形內(nèi)圈低應(yīng)力區(qū)域應(yīng)力重新上升。杯形內(nèi)圈沖天完畢后，擠壓比增加。在接近成形時(shí)，只有少數(shù)未充滿的角隙部分有金屬流動(dòng)。此階段對(duì)應(yīng)的模擬圖如圖4-7(c), 4-7(d)所示。

在坯料橫向中心線上取5個(gè)等距點(diǎn)(相距25mm )，見圖4-8(a)，對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)追蹤分析，觀察坯料上質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)。在圖4-8(b)中，隨著鍛造過程的進(jìn)行，坯料在橫向上完成充填，此時(shí)p2和p4點(diǎn)處于最下方，p3點(diǎn)處于最上方。當(dāng)壓下形成為45~時(shí)，p1和p2點(diǎn)位于輪毅外圈底部，p4和p5點(diǎn)位于輪毅內(nèi)圈底部，此時(shí)輪毅內(nèi)圈完成充填，隨著變形過程的進(jìn)行，開始填充輪緣部位，p1, p2和p3點(diǎn)向輪毅外圈移動(dòng)，p4和p5沒有發(fā)生移動(dòng)。值得注意的是，由于輪毅內(nèi)圈充填完畢，所以坯料上方的金屬都向輪毅外圈移動(dòng)，在圖4-8 (d)所示箭頭方向作出類剪切流動(dòng)，盡管此時(shí)已基本完成充填，為了避免鍛件出現(xiàn)明顯的剪切線，破壞鍛件的組織，最好應(yīng)降低鍛造速度。

在還料的一個(gè)截面上劃分四邊形網(wǎng)格，見圖鍛件完成鍛造后網(wǎng)格分布見圖。在靠近下模和頂桿周圍存在明顯的網(wǎng)格密集畸變區(qū)，這是由于摩擦的阻礙作用導(dǎo)致模具周圍的應(yīng)變集中，這與前文中應(yīng)變分布云圖(圖4-6 )相對(duì)應(yīng)。在常規(guī)鍛造中，由于這些區(qū)域由于應(yīng)變集中，再加上模具的致冷作用，很可能形成類似擠壓制品中的粗晶環(huán)組織，一般在后續(xù)機(jī)加工過程中切除，這是常規(guī)鍛造難以近凈成形的原因之一。而在等溫鍛造中，應(yīng)變速率較低，溫度場穩(wěn)定，難以發(fā)生再結(jié)晶。此外這種方法可以近似地推斷鍛件的流線分布，從圖4-9(b)中可以看出，仿真中未發(fā)生明顯的鍛造缺陷特征，流線沿著鍛件的幾何方向合理分布。

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