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開胚初鍛

開胚鍛(Cogging)又稱粗軋或開胚初鍛,意指將原材料透過適當加工至接近的尺寸厚度,再進行後續處理,以得到最終需要的材料尺寸。

開胚鍛屬於開模鍛(Open Die Forging)的一種。常用於鋼鐵冶煉業中,鑄錠開胚後的加工流程,實際做法為透過夾具機械臂將初胚做旋轉與進給動作,再配合模具一步一步鍛壓,此步驟可能會歷經多次循環,直到鍛壓到需要的尺寸。

以鋼鐵業的開胚鍛製程來觀察,初胚尺寸長度通常較大(初始長度可能就超過1公尺),在此製程常遇到的問題通常有下列數點:

  1. 長時間的開胚鍛過程,導致後期溫度過低難以成形
  2. 鍛透性不足

上述問題主要顯現在晶粒尺寸不均勻,意思是表面的晶粒尺寸與胚料中心的晶粒尺寸有明顯差異,此屬於品質問題。雖然一部分的品質問題,可透過後續的熱處理製程調整,但會衍生額外的成本,甚至部分問題無法完全解決,造成客戶對商品材料的品質疑慮。

晶粒尺寸的變化,主要是與溫度變化及應變值兩項目有直接與間接關聯,因此如何設計適當的開胚鍛模、開胚鍛時間控制、每次鍛打量與間隔距離,將會影響到最終晶粒尺寸。

下方影片為DIGIMU® 模擬一個開胚鍛過程的晶粒變化過程,可直觀看到晶粒變化過程,其中包括再結晶與晶粒成長。