Porovnávacia analýza procesov kovania a valcovania ocele pre formy

Ako kľúčový materiál v priemyselnej výrobe, výrobný proces ocele na formy priamo ovplyvňuje výkon a kvalitu konečného produktu. Kovanie a valcovanie, ako dva hlavné procesy tvárnenia kovov, majú svoje vlastné charakteristiky pri výrobe ocele na formy.

Princípy procesu a základné rozdiely

Kovanie je proces, ktorý spôsobuje plastickú deformáciu kovových predvalkov v pevnom stave tlakom alebo nárazovou silou, zahŕňajúci hlavne tri metódy: voľné kovanie, kovanie v zápustke a kovanie pneumatík v zápustke. Počas procesu kovania kov prechádza trojrozmernou plastickou deformáciou a reorganizáciou štruktúry zŕn, čo môže účinne eliminovať štrukturálne chyby odliatku a zlepšiť pevnosť a ťažnosť materiálu. Ako pokročilá forma kovania zahŕňa kovanie v zápustke umiestnenie zahriatych kovových predvalkov do pevne tvarovanej kovacej komory a ich deformáciu pod tlakom. Má výhody presnej veľkosti, zložitého tvaru a vysokej výrobnej účinnosti, ale náklady na formu sú vysoké, vďaka čomu je vhodné pre veľkovýrobu.

Valcovanie je proces kontinuálneho dvojrozmerného lisovania kovových polotovarov vo valcovniach, ktorý sa delí na valcovanie za tepla a valcovanie za studena. Valcovanie za tepla sa vykonáva nad teplotou rekryštalizácie, čo môže výrazne znížiť spotrebu energie a náklady, zlepšiť výkon spracovania kovov, rozbiť hrubé zrná v odliatku a znížiť alebo odstrániť chyby odliatku. Proces valcovania má vysokú účinnosť a je vhodný pre veľkovýrobu, ale môžu sa vyskytnúť problémy, ako je nerovnomerné rozloženie tkaniva a hrubá veľkosť zŕn.

Mikroštruktúra a mechanické vlastnosti

Zlepšovací vplyv procesu kovania na mikroštruktúru ocele na formy je výrazne lepší ako pri valcovaní. Počas procesu kovania sa veľkosť zŕn kovovej suroviny zjemňuje a usporiada, bez skrytých defektov, ako sú póry alebo inklúzie, vo vnútri sa vytvára kompletná vláknitá prúdnicová štruktúra. Experimentálne údaje ukazujú, že zjemnenie zŕn kovanej ocele môže dosiahnuť 1,5-násobok v porovnaní s valcovanou oceľou a rýchlosť zvárania vnútorných defektov je vyššia. Najmä pri použití trojcestného procesu kovania sa môže účinne narušiť segregácia karbidovej štruktúry oceľového ingotu v strede, pôvodné defekty vo vnútri zvarového materiálu a výrazne sa zlepší tepelná odolnosť a odolnosť materiálu proti únave.

Vzhľadom na obmedzenie deformačného módu môže valcovaná oceľ vykazovať delamináciu, čo vedie k stlačeniu nekovových inklúzií do tenkých plechov a ovplyvňuje vlastnosti materiálu. Kované diely majú lepšiu izotropiu, zatiaľ čo valcované diely majú výrazné smerové rozdiely, čo je obzvlášť dôležité pri použití foriem, ktoré odolávajú komplexnému namáhaniu. Pokiaľ ide o mechanické vlastnosti, kovaná oceľ pre zápustky je zvyčajne lepšia ako valcované výrobky v húževnatosti, únavovej životnosti a ďalších aspektoch, obzvlášť vhodná na výrobu zápustiek, ktoré odolávajú vysokému rázovému zaťaženiu.


Typické chyby a kontrola kvality

Medzi bežné chyby v procese kovania patrí veľká veľkosť zŕn, nerovnomerná veľkosť zŕn, jav kalenia za studena, praskliny atď. Veľká veľkosť zŕn je zvyčajne spôsobená vysokou počiatočnou teplotou kovania a nedostatočným stupňom deformácie, čo znižuje plasticitu a húževnatosť výkovkov; nerovnomerná veľkosť zŕn môže výrazne znížiť trvanlivosť a únavové vlastnosti výkovkov; jav kalenia za studena zvyšuje pevnosť a tvrdosť výkovkov, ale znižuje plasticitu a húževnatosť a v závažných prípadoch môže spôsobiť praskanie výkovkov.

Problémy s kvalitou valcovania sa prejavujú najmä nerovnomerným rozložením mikroštruktúry, hrubou zrnitosťou, neštandardným zložením materiálu a ľahkým výskytom defektov, ako sú trhliny, jamky a pitting. Po spracovaní môže dôjsť k deformácii, praskaniu alebo krátkej životnosti formy. Najmä pri hrubších valcovaných plechoch je ťažšie zabezpečiť stabilitu kvality a kvalitu nemožno zaručiť pri hrúbke nad 200 mm.