淺析鍛造原材料下料過程控制

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

淺析鍛造原材料下料過程控制

文/袁志明·淮安方圓鍛造有限公司

鍛造生產過程分為下料、加熱和鍛造。其中下料是鍛造生產過程中第一道工序，也是產品進入生產流程中質量控制的第一步。鍛坯下料是鍛造前的準備工序，下料之前先進行算料，鍛造用原材料估算的基本原理是“體積不變定律”。即：去除氣孔、縮孔、疏松以及燒損等因素的影響，認為鍛造變形前的坯料體積等于鍛造變形后體積。因此下料是根據圖紙計算出毛坯重量（即所需要原材料）后，通過某種方法把大塊的原材料分割成所需要的小塊原料的一道工序。

鍛造用原材料常以軋制材料、鍛制材料、連鑄材料和鋼錠四種形態供應。中小型鍛件常使用軋制材料和鍛制材料，大型鍛件則使用連鑄材料和鋼錠。通常下料方法有剪切、冷折、鋸切、車削、砂輪切割、剁斷等，各種下料方法都有各自特點，根據材料的性質、尺寸大小、批量和對下料質量的要求而定。

我公司以帶鋸床下料為主要下料方法。鋸切能切斷橫斷面較大的原材料，雖然生產率較低，鋸口耗損大，但因為下料精確，切口平整，因此它是一種主要的下料方法。本文主要關注的是：在原材料下料過程中，如何保證下料件質量。

原材料的選擇

目前我公司鋼錠利用率為83%，連鑄坯利用率為97%，軋制材料和鍛制材料利用率為98%。鋼錠是由冒口、錠身和底部組成，鋼錠內部缺陷主要集中在冒口、底部和中心部位。其中冒口和底部作為廢料應予以切除。因此鋼錠利用率沒有其他形態原材料好。同時下料質量控制穩定度也沒有其他形態原材料好。在有條件的情況下，下料對象最好是連鑄坯、軋制材料和鍛制材料（圖1）。

圖1 下料對象

下料件表面和內部質量的控制

在選料過程中，操作者首先對原材料進行外觀檢查，確認表面是否有折疊、裂紋、皮下氣泡、結疤等，若存在，則要進行表面打磨，在下料過程中，操作者要仔細觀察原材料鋸口端面心部是否存在中心疏松和中心裂紋，這些都嚴重影響鍛坯質量，甚至出現產品報廢。操作者在操作層面上，要控制好鋸床轉速和下行速度，避免使用斷齒鋸條和鈍口鋸條，這樣容易造成原材料鋸口不平整，增加下道生產工序步驟，同時造成鍛造毛坯產生折疊現象，而且對鍛造設備產生不利影響。總之確保下料件表面無缺陷、無鋸口、鋸面平整（圖2）。

圖2 下料表面情況

下料件可追溯性

產品的追溯性是產品質量控制關鍵環節。追溯性也就是產品的“身份證”，下料件的追溯性是鍛坯追溯的源頭，因此在下料過程中，要及時并完整地在下料件上寫上標識，而不至于影響下道鍛造工序。下料過程中，由于標識不清，容易出現混料現象，做好下料標識顯得尤為重要（圖3）。為了做好下料件可追溯性，需要做到以下幾個方面：⑴根據生產要求從指定區域取原材料；⑵下料過程中認真作好記錄；⑶下料結束后，在下料件上及時寫上標識，確保下料件離開鋸床時具有可追溯性；⑷將下料件放置在指定區域；⑸不合格的下料件若存在返工，處理后重新按照規定的內容標注；⑹所有下料件具有完整標識，并保證持續到下道工序使用前。通過以上方法保證下料件追溯性，保證源頭，也就初步保證產品的追溯性。

圖3 下料標識

下料重量的控制

下料件的重量也就是毛坯的工藝重量。下料件重量控制，是下料質量控制的重要一環，下料重量控制也是鍛造精度控制。它會直接影響企業的生產成本，同時對下道鍛造工序影響很大。下料重量小于鍛造工藝重量要求，容易導致鍛坯尺寸不夠，造成報廢。下料件重量大于鍛造工藝重量，自由鍛造毛坯余量大，造成不必要的浪費。尤其胎膜鍛，鍛坯總高度余量大，同時產品外圓飛邊也很大。因此下料件重量控制非常重要。我公司下料重量公差控制在±1%，但由于原材料形態不同，實際下料過程中下料重量控制有著不同的特點。以軋制材料、鍛制材料和連鑄材料為例，它們的截面形狀規則，根據下料計算，下料長度非常準確，下料件重量符合下料公差范圍。然而鋼錠長度方向有錐度，造成其截面變化，下料長度難以控制準確。因此只有把鋼錠進行改鍛，將其鍛造成截面規則形狀，然后再進行下料。

余料的后續處理

在下料過程中，總會面臨原材料用不完出現余料情況，余料是指整支原材料去除所需要而剩余的部分。依據余料的重量大小或尺寸大小不同，處理方式也不同，余料重量輕或尺寸小，沒有利用價值，作為廢料進入廢料區。有利用價值的余料，視情況而定。重量大或尺寸大，寫上標識歸置到指定區域。重量輕或尺寸小，可以作為料頭，寫上標識放置在指定的料頭區。剩余料區如圖4所示。

圖4 剩余料區

結束語

下料是鍛造生產中最基本環節，鍛造工藝設計時，下料過程的相關環節已經設定好，下料質量控制節點也已經明確。下料件質量控制是生產合格鍛坯的有力保證。