Analisis perbandingan proses penempaan dan penggulungan untuk baja cetakan

Sebagai material utama dalam manufaktur industri, proses produksi baja cetakan secara langsung memengaruhi kinerja dan kualitas produk akhir. Penempaan dan penggulungan, sebagai dua proses pembentukan logam utama, memiliki karakteristiknya masing-masing dalam produksi baja cetakan.

Prinsip proses dan perbedaan inti

Penempaan adalah proses yang menyebabkan deformasi plastis billet logam dalam keadaan padat melalui tekanan atau gaya impak. Proses ini terutama mencakup tiga metode: penempaan bebas, penempaan cetakan, dan penempaan cetakan ban. Selama proses penempaan, logam mengalami deformasi plastis tiga dimensi dan reorganisasi struktur butiran, yang secara efektif dapat menghilangkan cacat struktural coran dan meningkatkan kekuatan serta keuletan material. Sebagai bentuk penempaan tingkat lanjut, penempaan cetakan melibatkan penempatan billet logam yang dipanaskan ke dalam ruang cetakan tempa berbentuk tetap dan mendeformasinya di bawah tekanan. Keunggulannya adalah ukuran presisi, bentuk kompleks, dan efisiensi produksi yang tinggi, tetapi biaya cetakannya tinggi, sehingga cocok untuk produksi skala besar.

Pengerolan adalah proses pengepresan dua dimensi billet logam secara kontinu melalui mesin pengerolan, yang terbagi menjadi pengerolan panas dan pengerolan dingin. Pengerolan panas dilakukan di atas suhu rekristalisasi, yang dapat secara signifikan mengurangi konsumsi energi dan biaya, meningkatkan kinerja pemrosesan logam, memecah butiran kasar pada tahap pengecoran, dan mengurangi atau menghilangkan cacat pengecoran. Proses pengerolan memiliki efisiensi tinggi dan cocok untuk produksi massal skala besar, tetapi mungkin terdapat masalah seperti distribusi serat yang tidak merata dan ukuran butiran yang kasar.

Struktur mikro dan sifat mekanik

Efek perbaikan proses penempaan terhadap struktur mikro baja cetakan jauh lebih baik daripada proses pengerolan. Selama proses penempaan, ukuran butiran bahan baku logam dihaluskan dan ditata, tanpa cacat tersembunyi seperti pori-pori atau inklusi di dalamnya, membentuk struktur serat yang utuh. Data eksperimen menunjukkan bahwa kehalusan butiran baja tempa dapat mencapai 1,5 kali lipat dari baja canai, dan tingkat pengelasan cacat internal lebih tinggi. Terutama dengan menggunakan proses penempaan tiga arah, proses ini dapat secara efektif memecah struktur karbida pada segregasi pusat ingot baja, cacat asli di dalam material las, dan secara signifikan meningkatkan ketahanan panas dan ketahanan lelah material.

Karena keterbatasan mode deformasi, baja canai dapat mengalami delaminasi, yang mengakibatkan inklusi non-logam terkompresi menjadi lembaran tipis dan memengaruhi sifat material. Komponen tempa memiliki isotropi yang lebih baik, sementara komponen canai memiliki perbedaan arah yang signifikan, yang sangat penting dalam penerapan cetakan yang tahan terhadap tegangan kompleks. Dalam hal sifat mekanis, baja cetakan tempa biasanya lebih unggul daripada produk canai dalam hal ketangguhan, umur lelah, dan aspek lainnya, terutama cocok untuk pembuatan cetakan yang dapat menahan beban impak tinggi.


Cacat Umum dan Kontrol Kualitas

Cacat umum dalam proses penempaan meliputi ukuran butir besar, ukuran butir tidak rata, fenomena pengerasan dingin, retakan, dll. Ukuran butir besar biasanya disebabkan oleh suhu penempaan awal yang tinggi dan tingkat deformasi yang tidak memadai, yang mengurangi plastisitas dan ketangguhan tempa; Ukuran butir yang tidak rata dapat secara signifikan mengurangi daya tahan dan kinerja kelelahan tempa; Fenomena pengerasan dingin meningkatkan kekuatan dan kekerasan tempa, tetapi mengurangi plastisitas dan ketangguhan, dan dalam kasus yang parah dapat menyebabkan retak tempa.

Masalah kualitas proses penggulungan terutama bermanifestasi sebagai distribusi struktur mikro yang tidak merata, ukuran butiran kasar, komposisi material di bawah standar, dan mudahnya terjadi cacat seperti retak, lubang pasir, dan lubang. Setelah pemrosesan, deformasi, retak, atau masa pakai cetakan yang pendek dapat terjadi. Terutama untuk pelat yang digulung lebih tebal, stabilitas kualitas lebih sulit dipastikan, dan kualitas tidak dapat dijamin di atas ketebalan 200 mm.