浅析锻造原材料下料过程控制

文/袁志明·淮安方圆锻造有限公司

浅析锻造原材料下料过程控制

文/袁志明·淮安方圆锻造有限公司

锻造生产过程分为下料、加热和锻造。其中下料是锻造生产过程中第一道工序，也是产品进入生产流程中质量控制的第一步。锻坯下料是锻造前的准备工序，下料之前先进行算料，锻造用原材料估算的基本原理是“体积不变定律”。即：去除气孔、缩孔、疏松以及烧损等因素的影响，认为锻造变形前的坯料体积等于锻造变形后体积。因此下料是根据图纸计算出毛坯重量（即所需要原材料）后，通过某种方法把大块的原材料分割成所需要的小块原料的一道工序。

锻造用原材料常以轧制材料、锻制材料、连铸材料和钢锭四种形态供应。中小型锻件常使用轧制材料和锻制材料，大型锻件则使用连铸材料和钢锭。通常下料方法有剪切、冷折、锯切、车削、砂轮切割、剁断等，各种下料方法都有各自特点，根据材料的性质、尺寸大小、批量和对下料质量的要求而定。

我公司以带锯床下料为主要下料方法。锯切能切断横断面较大的原材料，虽然生产率较低，锯口耗损大，但因为下料精确，切口平整，因此它是一种主要的下料方法。本文主要关注的是：在原材料下料过程中，如何保证下料件质量。

原材料的选择

目前我公司钢锭利用率为83%，连铸坯利用率为97%，轧制材料和锻制材料利用率为98%。钢锭是由冒口、锭身和底部组成，钢锭内部缺陷主要集中在冒口、底部和中心部位。其中冒口和底部作为废料应予以切除。因此钢锭利用率没有其他形态原材料好。同时下料质量控制稳定度也没有其他形态原材料好。在有条件的情况下，下料对象最好是连铸坯、轧制材料和锻制材料（图1）。

图1 下料对象

下料件表面和内部质量的控制

在选料过程中，操作者首先对原材料进行外观检查，确认表面是否有折叠、裂纹、皮下气泡、结疤等，若存在，则要进行表面打磨，在下料过程中，操作者要仔细观察原材料锯口端面心部是否存在中心疏松和中心裂纹，这些都严重影响锻坯质量，甚至出现产品报废。操作者在操作层面上，要控制好锯床转速和下行速度，避免使用断齿锯条和钝口锯条，这样容易造成原材料锯口不平整，增加下道生产工序步骤，同时造成锻造毛坯产生折叠现象，而且对锻造设备产生不利影响。总之确保下料件表面无缺陷、无锯口、锯面平整（图2）。

图2 下料表面情况

下料件可追溯性

产品的追溯性是产品质量控制关键环节。追溯性也就是产品的“身份证”，下料件的追溯性是锻坯追溯的源头，因此在下料过程中，要及时并完整地在下料件上写上标识，而不至于影响下道锻造工序。下料过程中，由于标识不清，容易出现混料现象，做好下料标识显得尤为重要（图3）。为了做好下料件可追溯性，需要做到以下几个方面：⑴根据生产要求从指定区域取原材料；⑵下料过程中认真作好记录；⑶下料结束后，在下料件上及时写上标识，确保下料件离开锯床时具有可追溯性；⑷将下料件放置在指定区域；⑸不合格的下料件若存在返工，处理后重新按照规定的内容标注；⑹所有下料件具有完整标识，并保证持续到下道工序使用前。通过以上方法保证下料件追溯性，保证源头，也就初步保证产品的追溯性。

图3 下料标识

下料重量的控制

下料件的重量也就是毛坯的工艺重量。下料件重量控制，是下料质量控制的重要一环，下料重量控制也是锻造精度控制。它会直接影响企业的生产成本，同时对下道锻造工序影响很大。下料重量小于锻造工艺重量要求，容易导致锻坯尺寸不够，造成报废。下料件重量大于锻造工艺重量，自由锻造毛坯余量大，造成不必要的浪费。尤其胎膜锻，锻坯总高度余量大，同时产品外圆飞边也很大。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%，但由于原材料形态不同，实际下料过程中下料重量控制有着不同的特点。以轧制材料、锻制材料和连铸材料为例，它们的截面形状规则，根据下料计算，下料长度非常准确，下料件重量符合下料公差范围。然而钢锭长度方向有锥度，造成其截面变化，下料长度难以控制准确。因此只有把钢锭进行改锻，将其锻造成截面规则形状，然后再进行下料。

余料的后续处理

在下料过程中，总会面临原材料用不完出现余料情况，余料是指整支原材料去除所需要而剩余的部分。依据余料的重量大小或尺寸大小不同，处理方式也不同，余料重量轻或尺寸小，没有利用价值，作为废料进入废料区。有利用价值的余料，视情况而定。重量大或尺寸大，写上标识归置到指定区域。重量轻或尺寸小，可以作为料头，写上标识放置在指定的料头区。剩余料区如图4所示。

图4 剩余料区

结束语

下料是锻造生产中最基本环节，锻造工艺设计时，下料过程的相关环节已经设定好，下料质量控制节点也已经明确。下料件质量控制是生产合格锻坯的有力保证。