本文針對(duì)304 不銹鋼不對(duì)稱大長(zhǎng)徑比桿件鍛造變形問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究，發(fā)現(xiàn)這類桿件鍛造后都會(huì)向材料較多的一側(cè)彎曲，并且中間部位直徑較兩端直徑大。對(duì)產(chǎn)生變形的機(jī)理進(jìn)行了初步的理論探討，認(rèn)為溫度分布不均勻和模具變形是產(chǎn)生變形的主要原因。

實(shí)際生產(chǎn)中大長(zhǎng)徑比桿件鍛造后容易發(fā)生變形，尤其是不對(duì)稱的大長(zhǎng)徑比桿件更容易發(fā)生變形。雖然長(zhǎng)桿件的鍛造變形問(wèn)題由來(lái)已久，但并未受到過(guò)多關(guān)注，與此相關(guān)的較深入的研究也十分有限，但這類鍛件在生產(chǎn)中并不少見(jiàn)，因此對(duì)其進(jìn)一步的研究具有實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)生產(chǎn)中遇到的這類鍛件的變形問(wèn)題做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究及理論探討。

康復(fù)護(hù)理是康復(fù)醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要產(chǎn)物，也是近年來(lái)臨床上比較推崇的科學(xué)化、高效化的護(hù)理模式，旨在為患者提供一種舒適、良好并且利于疾病康復(fù)的護(hù)理方式?？祻?fù)護(hù)理的內(nèi)容包含醫(yī)學(xué)、社會(huì)以及職業(yè)和教育等多個(gè)方面進(jìn)行協(xié)調(diào)應(yīng)用，對(duì)患者展開(kāi)訓(xùn)練和指導(dǎo)，以降低由于疾病因素導(dǎo)致的生活能力下降，以期促使患者達(dá)到基本生活自理能力的恢復(fù)。在近年來(lái)，該護(hù)理模式被廣泛用于臨床護(hù)理工作中，且發(fā)揮出良好的應(yīng)用價(jià)值[9-10]。

實(shí)驗(yàn)材料及方法

鍛件的形狀簡(jiǎn)圖如圖1 所示，為一大長(zhǎng)徑比桿類鍛件，且形狀不對(duì)稱，在桿的一側(cè)多了幾個(gè)凸起的柱狀凸腳。桿部直徑

23mm，長(zhǎng)度320mm，鍛造時(shí)鍛件空間位置與圖1 所示位置相反，凸腳朝下，分型面在桿軸線位置。鍛件材料為304 不銹鋼，加熱到1130℃左右開(kāi)始鍛造，終鍛時(shí)表面溫度實(shí)測(cè)在1050 ～1080℃。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

鍛造完成后空冷到室溫，在無(wú)腳一側(cè)上輪廓線處測(cè)量直線度時(shí)發(fā)現(xiàn)幾乎所有的鍛件都出現(xiàn)了向有柱狀凸腳一側(cè)的彎曲，以中間部位為最低點(diǎn)時(shí)，兩端比中間普遍高△＝0.3 ～0.5mm，如圖2 所示。進(jìn)一步測(cè)量發(fā)現(xiàn)，這種高度差不只是來(lái)自于彎曲，還來(lái)自于鍛件中間部位與兩端的直徑差，中間部位的直徑普遍比兩端的直徑大，這種差距增加了高度差值。針對(duì)鍛件的這種復(fù)合變形，我們分別進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)有三種變形機(jī)制，并提出了初步的理論解釋。

鍛件兩側(cè)溫度分布不均勻引起的彎曲

由于該鍛件的材料為304 不銹鋼，在整個(gè)鍛造和冷卻過(guò)程中并不發(fā)生相變，因此可以排除掉相變引發(fā)變形的可能性。經(jīng)過(guò)推斷，引發(fā)彎曲變形的原因應(yīng)該是鍛件各部分溫度分布及冷速的不均勻性。由于鍛件內(nèi)部測(cè)溫不方便，我們利用Deform-3D 軟件模擬了鍛件終鍛后的溫度場(chǎng)，如圖3 所示。可以看出整個(gè)縱截面的溫度并不是均勻分布的，而是最高溫度偏向了有凸腳一側(cè)，使得該側(cè)溫度較另一側(cè)高出約10 ～20℃，這與材料分布不均勻有關(guān)，有腳一側(cè)材料體積更大、儲(chǔ)熱更多因而冷卻更慢。以下分兩種情況討論。

1.4 動(dòng)物分組及處理 將20只成瘤后的裸鼠隨機(jī)分成：對(duì)照組、阿霉素組、苦參素組、聯(lián)合組(阿霉素+苦參素組)，每組5只。采取尾靜脈注射法，每周連續(xù)干預(yù)5 d，共兩周。對(duì)照組裸鼠每天給予生理鹽水0.2 ml，阿霉素組裸鼠每天給予阿霉素6 mg/kg，苦參素組裸鼠每天給予苦參素100 mg/kg，聯(lián)合組裸鼠每天給予阿霉素6 mg/kg和苦參素100 mg/kg。藥物干預(yù)后第14 d用脫頸法處死各裸鼠，剝離瘤組織，部分于10%福爾馬林中進(jìn)行固定用于免疫組化檢測(cè)，部分則保存在液氮中用于 RT- PCR檢測(cè)及ELISA檢測(cè)。

L/(R+h）=L(1-δ×10）/R (1）

⑴不發(fā)生塑性變形的情況。正是由于溫度分布不均及存在溫差，使得鍛件兩側(cè)雖然經(jīng)歷了相同的冷卻過(guò)程，最后卻有了不同的收縮量，導(dǎo)致桿件向溫度更高的一側(cè)彎曲。我們分析其原因如下：在鍛造時(shí)受到模具約束，經(jīng)過(guò)預(yù)鍛、精鍛后鍛件形狀是直的但兩側(cè)有溫差，這就使得在冷卻到室溫時(shí)高溫側(cè)比低溫側(cè)要多冷卻10 ～20℃，即收縮量更多。以此為基本條件，我們進(jìn)行了簡(jiǎn)化的分析，繞過(guò)應(yīng)力、溫度分布等復(fù)雜問(wèn)題，直接從幾何條件入手，將帶有溫差的圓柱簡(jiǎn)化為有不同溫度的兩個(gè)半圓柱，上半圓柱溫度比下半圓柱溫度高10℃，到室溫時(shí)上半圓柱將多出10℃的收縮量而引起下半圓柱向上彎曲。假設(shè)彎曲形狀為圓弧形，并造成端部△的翹起量，模型簡(jiǎn)圖如圖4 所示，這里顯示了鍛件的一半，取上、下半圓柱的中心線為衡量變形的基準(zhǔn)，下半圓柱彎曲時(shí)其中心線不變，上半圓柱因多收縮10 ～20℃的量彎曲時(shí)其中心線縮短，令上半圓柱半徑為R，下半圓柱半徑為R+h，h 為中心線距離，這里取直徑的一半，即11.5mm。上半圓柱的中心線長(zhǎng)度較下半圓柱中心線長(zhǎng)度L 減少一個(gè)10℃的收縮量，即L(1-δ×10），δ 為室溫時(shí)的熱膨脹系數(shù)，取16×10

，又由于上下半圓柱是一體，材料連續(xù)分布，因此彎曲時(shí)的圓心角θ 相等，圓心角又等于弧長(zhǎng)除以曲率半徑，因此有等式：

綜合以上兩種情況，不論高溫時(shí)是否發(fā)生塑性變形，最終都會(huì)造成桿件向有凸腳側(cè)即高溫側(cè)彎曲，造成直線度的偏差。

由圖3 可見(jiàn)，鍛件橫截面內(nèi)層與外層之間大概有50℃左右的溫差，這種溫差會(huì)給鍛件帶來(lái)腰鼓形的變形。高溫時(shí)，外層收縮并壓縮內(nèi)層使內(nèi)層出現(xiàn)塑性變形而縮短，冷卻到室溫時(shí)，內(nèi)層由于溫度高而多了50℃的收縮量，反過(guò)來(lái)對(duì)外層進(jìn)行壓縮而加劇變形。分別對(duì)高溫和室溫變形過(guò)程分析如下。

實(shí)驗(yàn)中將處于高溫的桿件無(wú)凸腳一側(cè)浸入水中強(qiáng)制冷卻10 秒左右，桿件向無(wú)凸腳側(cè)發(fā)生明顯彎曲。出水空冷至室溫時(shí)，桿件則反過(guò)來(lái)向有凸腳側(cè)彎曲，并且端部翹起量達(dá)到1mm 左右，證明了如果在高溫時(shí)高溫側(cè)受壓發(fā)生塑性變形，將導(dǎo)致冷卻到室溫時(shí)向高溫側(cè)發(fā)生更大的彎曲變形。

整個(gè)項(xiàng)目制作以學(xué)生為主體創(chuàng)客導(dǎo)師為指導(dǎo)完成，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)調(diào)研，提出問(wèn)題，對(duì)項(xiàng)目既定目標(biāo)、跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)、小組成員專業(yè)特征做整體分析，最終提出解決方案，將課內(nèi)外知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提升實(shí)踐能力。不同專業(yè)學(xué)生組成的小組可以讓學(xué)生知識(shí)面得到拓展，提升溝通協(xié)作共享能力。完成項(xiàng)目過(guò)程中實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)內(nèi)容分析、探討、學(xué)習(xí)，學(xué)生完成項(xiàng)目過(guò)程中不可避免遇到自己專業(yè)以外的知識(shí)點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)欲望，培養(yǎng)勇于探索、克服苦難的精神。 項(xiàng)目結(jié)束后由創(chuàng)客工坊中創(chuàng)客導(dǎo)師將各小組項(xiàng)目進(jìn)行資源匯總，匯總后的項(xiàng)目資源傳到創(chuàng)客云平臺(tái)中供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

整理得R=h(1-δ×10）/(δ×10），計(jì)算得R=71863.5mm，再由三角函數(shù)關(guān)系可得△=0.178mm。如果以溫差為20℃計(jì)算，翹起量△=0.356mm。即圓柱體兩側(cè)溫度分布不均勻可造成長(zhǎng)桿鍛件彎曲翹起變形，且這種彎曲可能是直線度超差的主要原因。要強(qiáng)調(diào)一下，作為初步的粗略估算，這里未考慮變形彎曲時(shí)的兩個(gè)有相反作用的因素：一是上半圓柱的收縮力會(huì)隨著變形發(fā)生而逐漸降低，而下半圓柱的抗力則會(huì)逐漸增強(qiáng)，二者平衡時(shí)圓柱整體的彎曲應(yīng)該會(huì)較輕，因此翹起量較計(jì)算值更小；二是半圓柱的中心線采用質(zhì)量中心線可能更合適，這時(shí)的h 將減小，翹起量計(jì)算值將更大一些。

鍛件內(nèi)外溫差造成腰鼓形

⑵發(fā)生塑性變形的情況。高溫時(shí)304 不銹鋼的屈服強(qiáng)度較低，如果此時(shí)低溫一側(cè)的收縮力足夠大的話，高溫一側(cè)的材料壓縮發(fā)生塑性變形，造成高溫一側(cè)永久性縮短。當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，同樣發(fā)生上述過(guò)程，桿件向高溫側(cè)彎曲，只是由于高溫時(shí)高溫側(cè)永久性縮短，到室溫時(shí)造成的彎曲更加劇烈。同樣按兩個(gè)半圓柱的簡(jiǎn)化模型計(jì)算，設(shè)高溫側(cè)溫度高于低溫側(cè)10℃，22.67×10

是高溫時(shí)的收縮率，低溫側(cè)的收縮應(yīng)變量δ=10×22.67×10

=2.267×10

，1080℃時(shí)304 不銹鋼的彈性模量采用Jmatpro 軟件所給數(shù)值97.32GPa，外層因此產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力可達(dá)到δ×E=22MPa。如果按照溫差是20℃計(jì)算，壓縮應(yīng)力可達(dá)到44MPa。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，304 不銹鋼在1100℃時(shí)的屈服強(qiáng)度約40MPa，在1150℃時(shí)的屈服強(qiáng)度小于30MPa，而抗拉強(qiáng)度在1000℃時(shí)低于25MPa，抗拉強(qiáng)度在1100℃時(shí)甚至低于20MPa。因此，在高溫時(shí)溫度較高的一側(cè)有可能被壓縮致永久性縮短。

⑴高溫時(shí)。對(duì)該模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，設(shè)定圓柱體分成內(nèi)外兩層，外層溫度較內(nèi)層低50℃，根據(jù)模擬圖設(shè)定外層溫度1080℃(實(shí)測(cè)表層溫度與模擬數(shù)據(jù)基本相等），內(nèi)層溫度1130℃。內(nèi)層半徑按照?qǐng)D3 估算為半徑的3/4，即8.625mm，這樣內(nèi)層圓柱體橫截面積為233.7mm

，外層厚度為半徑的1/4，即內(nèi)徑8.625mm、外徑11.5mm，其橫截面積為181.8mm

。為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮內(nèi)外層之間的傳熱效應(yīng)，采用簡(jiǎn)單的計(jì)算評(píng)估外層可能的最大應(yīng)力是否大于內(nèi)層的變形抗力，計(jì)算結(jié)果如下：外層溫降收縮應(yīng)變量δ=50×22.67×10

=1.134×10

，1080℃時(shí)304 不銹鋼的彈性模量采用Jmatpro 軟件所給數(shù)值102.28GPa，外層因此產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力可達(dá)到δ×E=116MPa，外層壓縮力可達(dá)到116MPa×181.8mm

=21089N。這里內(nèi)層屈服強(qiáng)度即便取較高的數(shù)值為50MPa，其屈服時(shí)抗力為50MPa×233.7mm

=11685N，外層的壓縮力也比內(nèi)層屈服時(shí)的抗力大將近1 倍，圓柱內(nèi)層有很大可能性被壓縮發(fā)生塑性變形而永久性縮短，導(dǎo)致腰鼓形的變形出現(xiàn)，并加劇上輪廓線的翹起變形。

在活動(dòng)結(jié)束后，我們利用問(wèn)卷星調(diào)研了讀者對(duì)活動(dòng)的滿意度 [2]。問(wèn)卷共設(shè)置6個(gè)題目：通過(guò)矩陣題調(diào)查讀者對(duì)活動(dòng)組織形式、工作人員及持續(xù)時(shí)間等的滿意度，通過(guò)多選題調(diào)查讀者通過(guò)活動(dòng)有哪些收獲，通過(guò)單項(xiàng)選擇題調(diào)查讀者是否會(huì)再次參與活動(dòng)及宣傳推廣活動(dòng)，最后通過(guò)兩個(gè)填空題調(diào)研本次活動(dòng)有哪些不足及讀者希望有哪些好的活動(dòng)形式，為以后活動(dòng)做鋪墊。問(wèn)卷題目設(shè)置比較簡(jiǎn)單，大致需要兩分鐘可以完成，共收回57份。

如果高溫時(shí)內(nèi)層以較低屈服應(yīng)力計(jì)算，或者鍛后進(jìn)行風(fēng)冷，外層收縮造成的壓縮量將更大，同樣后續(xù)冷卻到室溫時(shí)內(nèi)層壓縮外層也將引起更加顯著的腰鼓形的變形。

⑵室溫時(shí)。由于高溫時(shí)內(nèi)層發(fā)生永久的塑性變形而與外層達(dá)到同樣長(zhǎng)度，后繼冷卻到室溫時(shí)，內(nèi)層將多出50℃的收縮量，這將引起內(nèi)層收縮而壓縮外層，進(jìn)一步加劇腰鼓形變形。此時(shí)處于室溫，內(nèi)層所產(chǎn)生的最大應(yīng)力也按照上述方式估算，并考慮到內(nèi)層收縮時(shí)外層也跟隨縮短將釋放內(nèi)層應(yīng)力并最終達(dá)到平衡，簡(jiǎn)化計(jì)算內(nèi)層材料對(duì)外層施加的最終壓縮力大概為18000N，而外層對(duì)應(yīng)屈服的抗力則超過(guò)36000N(按最小值R

=200MPa 計(jì)算），因此此時(shí)的變形應(yīng)該是彈性變形。

⑶模具變形引起的腰鼓形。

鍛件成形時(shí)不但鍛坯會(huì)發(fā)生變形，模具也會(huì)出現(xiàn)微量彈性變形，尤其在長(zhǎng)桿件的成形過(guò)程中，由于模具為長(zhǎng)條形，鍛造時(shí)在垂直方向上模具兩端不受力而中間部位受力最大，會(huì)導(dǎo)致模具中間部位在壓力作用下尺寸減薄，即型腔中部的垂直方向的尺寸會(huì)略微向上下擴(kuò)張，型腔兩端由于受模具不變形部分的約束而擴(kuò)張很小，這也會(huì)造成鍛件出現(xiàn)類似腰鼓形的變形。由于模具整體始終處于彈性變形階段，因此此類變形應(yīng)該很小，在此不做深入討論。

以上討論的內(nèi)外溫差和模具變形引起的腰鼓變形，最終都將導(dǎo)致長(zhǎng)桿件中間的直徑大于兩端，實(shí)際中產(chǎn)品中間直徑的確較兩端大0.08 ～0.12mm，證明這兩種變形在實(shí)際生產(chǎn)中的確會(huì)出現(xiàn)。

我們重點(diǎn)跟蹤和檢查熱處理裝爐及回火裝爐等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，主要控制變形過(guò)程如下：裝爐時(shí)，管板下部用3根墊鐵支撐，有縫隙處用墊鐵、稍鐵、墊片等塞嚴(yán)實(shí)（見(jiàn)圖6）。淬火時(shí)，將管板放置在4組墊鐵上進(jìn)行冷卻。回火裝爐時(shí)，根據(jù)電爐墊鐵特點(diǎn)將管板旋轉(zhuǎn)45°裝爐以防止變形，有縫隙處用墊鐵、墊片等塞實(shí)（見(jiàn)圖7）?；鼗鹂绽鋾r(shí)，不立即吊下，而是空冷8h后待溫度下降后再吊下放置在墊鐵上（見(jiàn)圖8）。

而對(duì)上述三種變形同時(shí)考慮時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)彎曲和中間直徑的增大最終都會(huì)造成測(cè)量上輪廓線直線度時(shí)出現(xiàn)較大的偏差，尤其是彎曲造成的偏差是最大的。而產(chǎn)生這些變形的因素目前是難以消除的，因此這類變形在長(zhǎng)桿件的常規(guī)鍛造中幾乎無(wú)法避免，故應(yīng)該在鍛造后安排合理的整形工序以降低直線度偏差，提高產(chǎn)品合格率。

唐峪河是一條破壞較為嚴(yán)重的河道，河道內(nèi)亂挖、亂采現(xiàn)象嚴(yán)重，建筑垃圾隨意傾倒現(xiàn)象嚴(yán)重，河水水質(zhì)渾濁，攜帶大量顆粒物進(jìn)入下游河道。從保護(hù)生態(tài)的角度進(jìn)行近自然治理，主要采取以下治理措施：新建堤防工程，河道內(nèi)采砂坑改造為人工濕地。治理防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

結(jié)束語(yǔ)

不對(duì)稱的長(zhǎng)桿類鍛件鍛造后多會(huì)發(fā)生彎曲，其彎曲變形的趨勢(shì)是向材料更多的一側(cè)彎曲，原因是材料較多的一側(cè)在鍛造結(jié)束時(shí)溫度更高，冷卻到室溫時(shí)較另一側(cè)有更多的收縮量。而長(zhǎng)桿鍛件內(nèi)外溫差則會(huì)造成腰鼓形的變形，原因在于高溫時(shí)外層溫度低而產(chǎn)生的壓縮力使內(nèi)層發(fā)生塑性變形而縮短，內(nèi)層則在冷卻到室溫時(shí)因?yàn)橛懈蟮氖湛s量，進(jìn)一步加劇腰鼓形的變形，同時(shí)模具的受力不均勻也將引發(fā)類似腰鼓形的變形。總之，不對(duì)稱長(zhǎng)桿件的鍛造中這些變形是難以避免的。