精锻中的先进道次设计

西马克集团的精锻机SMX 已有 30 多年的成功经验，SMX 的显著特点在于四个锻模的液压驱动。与传统的机械驱动系统相比，我们的液压驱动系统在锻造工艺和工件质量方面具有显著优势，因为每个锻造油缸的整个行程都能获得全部锻造力。因此，可以实现良好的穿透效果以及灵活的锻造策略，并对模具的移动进行控制。

目前，精锻工艺的设计主要基于操作人员的经验和知识，或基于几何形状的道次计算。虽然这可以对工艺顺序、锻造力和动力学进行可靠的分析，但只能给出工件的几何演变，而不能提供更多信息，例如等效应变或温度分布。

另一方面，使用有限元分析（FEA）对自由锻工艺进行数值模拟非常复杂，需要大量的数值计算工作和具有技术知识的人员，而且非常耗时，因为锻造工艺通常包括多达数百个成形步骤。因此，精锻的工艺设计通常非常耗时、昂贵，并且会导致选择过大安全系数（如温度）的道次计算，从而降低盈利能力。

为了克服这一难题并改进精锻工艺，西马克集团推出了新开发的软件ComForge^®性能预测器，该软件可在数秒内计算出给定道次的温度和变形。

西马克集团的目标是为客户提供从道次计算到材料性能优化的支持。现有的技术软件ComForge^®已升级为智能锻造工艺包，涵盖了ComForge^® 的所有扩展功能：

1. ComForge^®道次计算器
2. ComForge^®道次分析器
3. ComForge^®性能预测器

自第一台 SMX 精锻机推出以来，ComForge^® 已被证明是一种高效且功能强大的工具，可用于创建道次表。ComForge^®可以解决工艺设计中的主要难题，从而确保始终如一的高质量生产：

• 提高生产率，实现最高性能
• 最小公差
• 通过详细记录实现高度可重复性

在新的智能锻造工艺包中，已知的ComForge^®重新命名为ComForge^®道次计算器。ComForge^®智能锻造工艺包拥有 200 多种材料的数据，可为所有客户计算相关的锻造计划，这就为工厂业主提供了一个全面的数据库，带来无故障和技术成熟的锻造工艺。计算完成后，道次计算直接传输到 SMX 的 PLC，并最终全自动执行。在这里，道次计算器提供了使用不同锤头生产圆形、方形和矩形棒的各种锻造策略。为确保精确预测锻造时间和由此产生的生产率，设备的液压特性会直接应用到道次计算器中。

在锻造操作过程中，可能会出现设计的道次与锻造操作之间的偏差，例如，由于合金成分的偏差导致锻造力的增加或设备操作员的手动干预。通过道次分析器用于分析 SMX 记录的过程数据（如速度、位置、压力等），以识别这些偏差。下一步，将这些偏差与设计的道次计算进行比较，以检查是否会对材料特性产生严重影响。

作为我们智能锻造工艺包ComForge^® 的一部分，性能预测器是我们的先进技术模块，可对精锻过程中的材料属性进行详细计算和分析：

• 沿工件横截面应变分布的计算和可视化。应变模型适用于所有最相关的材料类别，也可根据要求使用其他材料类别或合金。
• 计算横截面上的温度分布，考虑辐射、对流、锤头接触以及散热。温度建模原理基于有限差分法（FDM）。

性能预测器既可以作为独立的技术解决方案，也可以与道次计算器结合使用，因此可以在短时间内直接评估任何道次的温度和应变分布。将计算出的道次表作为性能预测器的输入数据，可以进一步优化工艺（见图 2）。锻造工艺工程师可以调整道次计算的参数，并评估锻造参数对应变和温度分布的影响。

由于该软件可直接评估不同锻造参数对工件质量的影响，因此也可轻松用于员工培训。

ComForge^®性能预测器的其他优点包括

• 无需专门的 FE 仿真软件，从而节省了高昂的许可证费用。
• 由于完全集成在智能锻造工艺包中，因此可以直接在ComForge^®中进行简单的数据传输，并可由工艺工程师处理，因此不需要模拟专家。
• 由于应变和温度的快速建模，仿真时间非常短（不到 1 分钟）。

下一步，智能锻造工艺包ComForge^®将进一步发展，将ComForge^®性能预测器与西马克集团的金相组织计算相结合，以实现精锻中微观结构的直接计算和优化。这将以ComForge^®性能优化器的名称出现在智能锻造工艺包中。此外，将模型与精锻机的控制系统相连接，还可以对精锻过程中的温度、应变和微观结构进行在线分析。

联系人：Martin Wolfgarten,Frederik Knauf