Analiza comparativă a proceselor de forjare și laminare pentru oțelul turnat în matrițe

Fiind un material cheie în fabricația industrială, procesul de producție a oțelului turnat în matrițe afectează direct performanța și calitatea produsului final. Forjarea și laminarea, fiind cele două procese principale de formare a metalelor, au propriile caracteristici în producția de oțel turnat în matrițe.

Principii de proces și diferențe de bază

Forjarea este un proces care provoacă deformarea plastică a țaglelor metalice în stare solidă prin presiune sau forță de impact, incluzând în principal trei metode: forjarea liberă, forjarea în matriță și forjarea în matriță pentru anvelope. În timpul procesului de forjare, metalul suferă o deformare plastică tridimensională și o reorganizare a structurii granulelor, ceea ce poate elimina eficient defectele structurale turnate și poate îmbunătăți rezistența și ductilitatea materialului. Ca formă avansată de forjare, forjarea în matriță implică plasarea țaglelor metalice încălzite într-o cameră de matriță de forjare cu formă fixă și deformarea lor sub presiune. Are avantajele dimensiunii precise, formei complexe și eficienței ridicate a producției, dar costul matriței este ridicat, ceea ce o face potrivită pentru producția la scară largă.

Laminarea este un proces de presare continuă bidimensională a țaglelor metalice prin laminoare, care se împarte în laminare la cald și laminare la rece. Laminarea la cald se efectuează peste temperatura de recristalizare, ceea ce poate reduce semnificativ consumul de energie și costurile, poate îmbunătăți performanța de prelucrare a metalului, poate descompune granulele grosiere în starea de turnare și poate reduce sau elimina defectele de turnare. Procesul de laminare are o eficiență ridicată și este potrivit pentru producția de masă la scară largă, dar pot exista probleme precum distribuția inegală a țesuturilor și dimensiunea granulelor grosiere.

Microstructură și proprietăți mecanice

Efectul de îmbunătățire al procesului de forjare asupra microstructurii oțelului turnat este semnificativ mai bun decât cel al laminării. În timpul procesului de forjare, granulația materiei prime metalice este rafinată și ordonată, fără defecte ascunse, cum ar fi pori sau incluziuni în interior, formând o structură completă a fibrelor. Datele experimentale arată că rafinarea granulelor oțelului forjat poate ajunge la 1,5 ori mai mare decât cea a oțelului laminat, iar rata de sudare cu defecte interne este mai mare. În special atunci când se utilizează procesul de forjare în trei căi, se poate rupe eficient structura de carbură a segregării centrale a lingoului de oțel, defectele originale din interiorul materialului sudat și se poate îmbunătăți semnificativ rezistența la căldură și rezistența la oboseală a materialului.

Datorită limitării modului de deformare, oțelul laminat poate prezenta delaminare, rezultând comprimarea incluziunilor nemetalice în foi subțiri și afectarea proprietăților materialului. Piesele forjate au o izotropie mai bună, în timp ce piesele laminate au diferențe direcționale semnificative, ceea ce este deosebit de important în aplicarea matrițelor care rezistă la solicitări complexe. În ceea ce privește proprietățile mecanice, oțelul forjat pentru matrițe este de obicei superior produselor laminate în ceea ce privește tenacitatea, durata de viață la oboseală și alte aspecte, fiind potrivit în special pentru fabricarea matrițelor care pot rezista la sarcini mari de impact.


Defecte tipice și controlul calității

Defectele comune în procesul de forjare includ dimensiunea mare a granulelor, dimensiunea neuniformă a granulelor, fenomenul de călire la rece, fisurile etc. Dimensiunea mare a granulelor este de obicei cauzată de temperatura inițială ridicată de forjare și de gradul insuficient de deformare, ceea ce reduce plasticitatea și tenacitatea pieselor forjate; Dimensiunea neuniformă a granulelor poate reduce semnificativ durabilitatea și performanța la oboseală a pieselor forjate; Fenomenul de călire la rece crește rezistența și duritatea pieselor forjate, dar reduce plasticitatea și tenacitatea și, în cazuri grave, poate provoca fisuri la forjare.

Problemele de calitate ale procesului de laminare se manifestă în principal prin distribuția inegală a microstructurii, dimensiunea grosieră a granulelor, compoziția materialului sub standard și apariția ușoară a defectelor, cum ar fi fisuri, găuri de nisip și coroziuni. După prelucrare, pot apărea deformări, fisuri sau o durată de viață scurtă a matriței. În special pentru plăcile laminate mai groase, este mai dificil să se asigure stabilitatea calității, iar calitatea nu poate fi garantată peste o grosime de 200 mm.