热芯大压下轧制大方坯内部孔洞压合及表面裂纹分析

采用热芯大压下工艺可以消除大方坯芯部疏松、缩孔缺陷，然而大方坯应力状态复杂多变，符合大压下变形过程的断裂判据匮乏，制约了热芯大压下工艺的工业化应用。以GCr15大方坯为研究对象，通过设计异形压缩试样获取材料变形时不同的应力状态演化路径，还原了大方坯大压下过程复杂受力情况，建立了适用于热芯大压下轧制工艺的表面裂纹判据；结合大方坯芯部孔洞压合实验有限元模拟，分析了热芯大压下轧制时孔洞形状演变和表面开裂风险。结果表明：得益于热芯大压下大方坯的厚向温度梯度，压下率越大，对于铸坯芯部缺陷的改善效果越明显。当压下率为33.3%时，铸坯芯部孔洞实现完全闭合，且此时铸坯表面实际损伤值低于临界损伤值，不会产生新的表面裂纹缺陷。