运用宏观分析、微观断口分析、能谱分析、着色探伤、化学成分分析、低倍检验及金相分析,对3000 kJ液压打桩锤整锻式锤芯淬火开裂进行原因分析。结果表明,基体存在大量非金属夹杂物及严重偏析导致轴颈断裂,特大型钢锭(300t及以上)化学成分偏析是大截面实心锻件淬火失效的根本原因。

Φ6.5 m砧铁属于特大型异形锻件,在液压打桩锤工作过程中需承受强烈振动和交变载荷,针对其采用传统自由锻工艺制造时存在的原材料损耗严重、三向性能差异大等问题,提出了Φ6.5 m砧铁锻件近净成形技术,总体工艺方案为自由锻制坯+胎膜锻成形。采用Forge锻造有限元仿真软件,对Φ6.5 m砧铁锻件的充型过程进行仿真,通过对载荷-行程曲线、充型效果、等效应变的点追踪、金属流动情况、应力状态、等效应变和动态再结晶的分析,优化了成形关键工艺参数及方法,经生产验证,与传统自由锻工艺相比,锻件减重63770 kg,单件节约钢锭126000 kg,解决了充型锻造压力超出设备极限载荷、锻件纤维组织流线不连续等问题,实现了Φ6.5 m砧铁锻件的近净成形。