Сравнителен анализ на процесите на коване и валцоване за формована стомана

Като ключов материал в промишленото производство, производственият процес на стоманата за формоване пряко влияе върху производителността и качеството на крайния продукт. Коването и валцоването, като двата основни процеса на металообработване, имат свои собствени характеристики при производството на стомана за формоване.

Принципи на процеса и основни разлики

Коването е процес, който причинява пластична деформация на метални заготовки в твърдо състояние чрез налягане или ударна сила, включващ главно три метода: свободно коване, коване под налягане и коване под налягане на гуми. По време на процеса на коване металът претърпява триизмерна пластична деформация и реорганизация на зърнестата структура, което може ефективно да елиминира структурните дефекти на отливката и да подобри здравината и пластичността на материала. Като усъвършенствана форма на коване, коването под налягане включва поставяне на нагряти метални заготовки в ковашка камера с фиксирана форма и деформирането им под налягане. То има предимствата на прецизен размер, сложна форма и висока производствена ефективност, но цената на матрицата е висока, което го прави подходящо за мащабно производство.

Валцуването е процес на непрекъснато двуизмерно пресоване на метални заготовки през валцови машини, който се разделя на горещо валцуване и студено валцуване. Горещото валцуване се извършва над температурата на рекристализация, което може значително да намали консумацията на енергия и разходите, да подобри производителността на обработката на метала, да разгради едрите зърна в състояние на отливане и да намали или елиминира дефектите при отливане. Процесът на валцуване е високоефективен и е подходящ за мащабно масово производство, но може да има проблеми като неравномерно разпределение на тъканта и едър размер на зърната.

Микроструктура и механични свойства

Подобряващия ефект на процеса на коване върху микроструктурата на стоманата за формоване е значително по-добър от този на валцуването. По време на процеса на коване размерът на зърната на металната суровина се рафинира и подрежда, без скрити дефекти като пори или включвания вътре, образувайки цялостна влакнеста обтекаема структура. Експерименталните данни показват, че рафинирането на зърната на кованата стомана може да достигне 1,5 пъти по-голямо от това на валцуваната стомана, а скоростта на заваряване на вътрешни дефекти е по-висока. Особено при използване на тристранен процес на коване, той може ефективно да разруши карбидната структура на стоманения слитък в центъра на сегрегацията, първоначалните дефекти вътре в заварения материал и значително да подобри топлоустойчивостта и устойчивостта на умора на материала.

Поради ограничението на режима на деформация, валцуваната стомана може да прояви деламинация, което води до компресиране на неметални включвания в тънки листове и засягане на свойствата на материала. Кованите части имат по-добра изотропия, докато валцуваните части имат значителни разлики в посоката, което е особено важно при прилагането на форми, които издържат на сложни натоварвания. По отношение на механичните свойства, кованата стомана за матрици обикновено превъзхожда валцуваните продукти по отношение на якост, дълготрайност на умора и други аспекти, особено подходяща за производство на матрици, които могат да издържат на високи ударни натоварвания.


Типични дефекти и контрол на качеството

Често срещани дефекти в процеса на коване включват голям размер на зърната, неравномерен размер на зърната, студено втвърдяване, пукнатини и др. Големият размер на зърната обикновено се причинява от висока начална температура на коване и недостатъчна степен на деформация, което намалява пластичността и жилавостта на изковките; неравномерният размер на зърната може значително да намали издръжливостта и устойчивостта на умора на изковките; студеното втвърдяване увеличава якостта и твърдостта на изковките, но намалява пластичността и жилавостта, а в тежки случаи може да причини напукване на изковките.

Проблемите с качеството при валцуването се проявяват главно като неравномерно разпределение на микроструктурата, едър размер на зърната, нестандартен състав на материала и лесна поява на дефекти като пукнатини, дупки от пясък и точкова нарукване. След обработка може да възникне деформация, напукване или кратък експлоатационен живот на формата. Особено при по-дебели валцовани плочи е по-трудно да се гарантира стабилност на качеството и качеството не може да бъде гарантирано при дебелина над 200 мм.