金属材料热加工裂纹与控制技术分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

金属材料热加工裂纹与控制技术分析

发表时间：2021/5/12 来源：《基层建设》2021年第1期作者：樊明坤

[导读] 摘要：本文首先阐述了金属材料热加工裂纹产生机理，论述了金属材料性能和热加工技术间的关系，接着分析了常用热加工技术，最后对热加工裂纹和控制技术进行了探讨。

        新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂
        摘要：本文首先阐述了金属材料热加工裂纹产生机理，论述了金属材料性能和热加工技术间的关系，接着分析了常用热加工技术，最后对热加工裂纹和控制技术进行了探讨。
        关键词：金属材料；热加工；裂纹控制
        引言：
        伴随着经济的快速增长，中国的工业化程度越来越高。金属材料是业界最常用的材料之一。自然界中有铁、铜、金等70多种纯金属，合金较多。这些材料不仅具有金属性质，而且还具有其他性质，这些性质非常密集，涉及广泛的应用。如今，多种金属已成为人类社会发展的重要物质基础，与社会发展和经济增长密切相关。在金属热加工过程中，由于各种因素，裂纹很容易出现，如果不及时处理，甚至可能会造成严重的损失。
        1 金属材料热加工裂纹产生机理
        金属的热加工主要包括铸造、润滑、焊接、轧机和热处理等领域。根据传统的力学和材料理论，裂纹是一种不可逆的热过程，从模具芯、膨胀、微裂纹到断裂。因此，在评估金属的生产、使用、维护和损伤容限时，微裂纹的发展趋势是必不可少的。另一方面，任何具有不一致元件和结构的材料，例如微裂纹，采用热媒均匀发育，这也是热力学的基本原理。因此，在金属热加工过程中产生裂纹可视为金属原子在尺度力作用下的同心宏观位移。当裂缝出现时，系统的化学自由度下降。
        2金属材料性能和热加工技术间的关系
        2.1 材料切割与热加工预热
        切割金属材料时，请根据其特征选择工具以获得最佳切割结果。由于施工现场环境会影响切割过程中金属材料的光泽和变形，因此需要根据情况选择热加工方法、科学加热和良好的基础，以便顺利生成后续切割。合理热处理可正确解决切削过程中刀具粘接问题，提高加工精度和效率，提高金属零件的质量和性能。
        2.2 材料耐久性与热加工应力
        长期受外力或腐蚀条件的影响，金属材料会因热加工应力而开裂或腐蚀。这时就需要结合材料耐久性和热加工应力的特点来分析它们之间的内在联系。在大多数情况下，他们之间的关系极其密切。为了彻底解决热加工残余应力对材料的负面影响，可以通过提高材料的耐久性和质量来达到相应的控制效果。
        2.3 材料疲劳性与热加工温度
        材料热处理需要结合设计和热工艺，通过综合分析提高金属的性能和质量。如果材料经过高温处理后可以在短时间内冷却，则可能具有应力极限，从而可能导致材料断裂。在这种情况下，必须控制运转中热处理的温度，以避免材料泄漏。
        3 常用热加工技术
        3.1 振动处理技术
        振动处理技术，即振动时效技术，在金属加工过程中，通过对振动器和振动电源施加一定的频率和方向振幅来抵消金属的内应力，从而达到提高金属材料稳定性的目的，有效控制材料的屈服强度，减少材料在加工过程中的变形。这项技术的应用可以有效控制金属裂纹和热弯曲问题，并可以确保金属尺寸不会发生显著变化。同时，在计算机控制技术的支持下，振动处理技术的应用可以达到有效控制金属振动过程各种参数的目的，有效提高材料处理的效果和效率，减少材料生产对生态环境的影响，具有明显的优势，值得广泛应用。
        3.2 激光热处理技术
        该技术非常透水，可用于加工硬材料。金属表面的热加工和硬强度是理想的。要实现准确的应用目标，必须将激光与计算机及相关设备配合使用，才能实现目标[4]的准确用途。在计算机技术的支持下，应用程序自动化是一个明显的趋势。
        3.3 热处理CAD 技术
        CAD是一种先进的材料热方法。对于某些技术应用，计算机技术模拟热处理，并智能地执行相应的加工任务。在特定过程中，技术人员根据相关数据创建热过程模型，模拟结果，筛选最佳实践，并调整所有详细信息。
        3.4 薄层渗透技术
        该技术是一种热加工技术，其中化学成分的薄层渗透到金属材料中。使用此技术，您可以调整金属表面的韧性和硬度，使其与传统加工技术相比较，而不会穿透太深。该技术的应用可以有效地改变金属表面的形状，减少材料加工过程中不必要的浪费[6]。该技术非常适合于应用当前的技术效果，操作简单、加工成本低、节能和材料加工效率更高。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        4 热加工裂纹和控制技术
        4.1裂纹影响因素
        4.1.1 铜管倒锥度与结晶器冷却
        当钢管的锥度超过标准值时，板管路的运动可能导致高摩擦，影响表面质量。此外，晶体中含水量是影响电路板成形的主要因素之一，需要良好的控制。
        4.1.2 二次冷却强度
        一项研究发现，形状是表面裂纹的重要原因。如果模具存在裂纹，则产品已位于第二个冷却区，冷却强度高，热应力对毛坯的影响加剧了裂纹。
        4.1.3 铸坯矫直压力与温度
        对于应力，易受温度影响的区域中的毛坯容易导致横向裂纹。在这种情况下，如果第二冷却系统出现问题，直接在钢的脆弱温度范围内加工可能会产生不同的裂缝。当修整力的值超过钢筋的相应值时会出现裂缝。
        4.1.4 保护渣性能
        保护渣的性能问题主要体现在三个方面: (1)高挡泥板、结晶壁与板件之间的残留量较低或液体阻挡层厚度值较低、润滑能力不足，导致皮肤下部振动斑和裂纹出现扭曲或混淆。(2)毛坯的运动导致一定的摩擦力，导致凝固毛坯温度升高，导致毛坯材料粘在结晶壁上，导致毛坯表面出现小裂纹；(3)如果防护板的热系数不符合标准，冷却阶段可能会产生不一致，导致拉伸应力影响毛坯形状，导致毛坯中出现裂纹。
        4.2裂纹控制技术
        4.2.1调整铜管锥度和结晶器水量。根据锥度和水量的分析结果，适当调整锥度和水量。根据本次加工的具体情况，技术人员将结晶器水量调整为110t，沉淀温差调整为8-10摄氏度，在处理铜管锥度问题时，将桶口上下口差调整为1.2 mm。
        4.2.2调控二次冷却强度，当温度达到1000摄氏度以上时，控制矫直前的温度，保证能够顺利避开脆性温度区，保证板坯表面温度能够控制在合理的范围内。
        4.2.3降低拉拔速度，优化振动参数，通过合理调整振动频率、拉拔速度和振幅，保证振动痕迹深度得到有效控制，从而达到有效降低角裂概率的目的。
        4.2.4优化保护渣。由于本次加工的圆钢属于高碳合金结构钢材料，材料中的合金元素相对较高，结晶器中的弯月面位于钢水中，大量杂质漂浮在水面上，为了避免并发症进入坯体的皮肤或表面，必须提高废物保护性能，以确保吸收能力符合标准要求，并提供良好的吸收能力。由于钢包含多个特征，因此在不同特征的影响下，公母模仁胚料的温度相对较低。如果晶体的较低传热不符合预期或摩擦损失较大，则可能会在铸造模具下产生裂纹，或者由于第二次冷却过程不足，裂纹可能会加速。该是科学垃圾的时候了。通过保持污染物的多样性，利用炉内的碱液和较高的吸收能力。
        结束语：
        本文通过阐述金属和材料加热的处理方法，对热加工中裂纹的产生和具体控制方法有了明确的认识。所有生产企业都必须意识到产品挤压对产品生产和使用的不利影响，加强对供热和加工行业裂缝的研究。在准确的材料基础上，通过对热加工和导致物理条件的裂纹进行准确分析，可以开发有针对性的裂纹控制解决方案，以充分控制裂纹，确保尽可能减小问题的影响，获得最佳金属加工产品，为企业带来更多利润。
        参考文献：
        [1]金属材料增材制造(3D打印)技术的局限性 [J]. 屈华鹏,张宏亮,冯翰秋,陈海涛,郎宇平,王留兵,许斌,宋丹戎. 热加工工艺. 2018(16)
        [2]磁场、电场对金属材料热加工过程中组织和性能的影响 [J]. 杜计军,郭荣生,张旗,曾敏,申建林. 内燃机与配件. 2018(13)
        [3]块体金属材料微波加热方法及工艺研究 [J]. 崔岩,邵健,曹雷刚,杨越. 热加工工艺. 2018(10)
        [4]异种金属冷金属过渡连接技术研究进展 [J]. 冯振,张智源,赵干,李明科,翟德梅,苏光. 热加工工艺. 2017(23)
        [5]基于可编程控制器的热加工控制系统的应用研究 [J]. 乔东凯,廖辉,杨向宇,赵世伟,蔡业彬. 机械与电子. 2019(04)
        [6]基于计算机技术在金属材料热加工领域中的应用 [J]. 赵艳艳. 西部皮革. 2019(22)