Sažetak znanja o formiranju hladnog smjera, brzo ga odložite!

Hladno presvlačenje (ekstruzija) spada u obradu metala pritiskom i jedan je od postupaka obrade metala pritiskom bez rezanja.

U proizvodnji, pod normalnom temperaturom, vanjska sila se primjenjuje na metal kako bi se formirao u unaprijed određenom kalupu. Ova se metoda obično naziva hladnim naslovom (ekstruzija).

U procesu oblikovanja spojnih elemenata, tehnologija hladnog zaglavljivanja (ekstruzije) je glavna tehnologija obrade. Za proizvodnju je najprikladnija tehnologija hladnog naslovavijci, vijci, matice i zakovice.

Danas, Xiao Bian predstavlja osnovni koncept hladnog naslova, povijest razvoja hladnog istiskivanja, prednosti i nedostatke hladnog naslova i usporedbu hladnog naslova, vrućeg naslova i toplog naslova.

Osnovni koncept hladnog naslova

Hladno presvlačenje (ekstruzija) važan je dio tehnologije preciznog oblikovanja volumena plastike. Hladna ekstruzija odnosi se na stavljanje metalnog obrasca u šupljinu kalupa u hladnom stanju, prisiljavajući metalni materijal da proizvede plastično strujanje pod djelovanjem snažnog pritiska i određene brzine, kako bi se dobio traženi oblik, veličina i određena mehanička svojstva dijelova ekstruzije. .

Očito, postupak hladnog istiskivanja oslanja se na kalup za kontrolu protoka metala i oslanja se na masivni prijenos volumena metala za oblikovanje dijelova.

U stvari, oblikovanje bilo kojeg spojnog elementa može se ostvariti ne samo hladnim zaglavljivanjem, već i ekstruzijom naprijed i unazad, složenom ekstruzijom, probijanjem, valjanjem i drugim metodama deformacije uz deformaciju uzrujavanjem.

Stoga je pojam "hladni odjeljak" u proizvodnji samo uvriježen pojam. Preciznije, trebalo bi se zvati "hladno punjenje (ekstruzija)".

Povijest razvoja moderne hladne ekstruzije

Moderna tehnologija hladnog istiskivanja započela je krajem 18. stoljeća. Francuzi su započeli hladnu ekstruziju istiskivanjem olova iz malih rupa u metke tijekom Francuske revolucije.

Godine 1830. neki ljudi u Francuskoj počeli su koristiti mehaničke preše za proizvodnju olovnih i kositrenih cijevi obrnutim istiskivanjem.

Godine 1906., u svrhu proizvodnje mjedenih gumba za odijela u Sjedinjenim Američkim Državama, netko je dobio pravo na patent za šuplju čašicu izvučenu naprijed.

Hookerova metoda, koju su Amerikanci patentirali 1909., metoda je ekstruzije s probijanjem prema naprijed. Smjer protoka metala je isti kao i smjer ekstruzije probijanjem. Razvijen je nakon otkupa patenta iz 1906. Šalica u patentu izrađena je metodom dubokog izvlačenja.

U Prvom svjetskom ratu Hookerova metoda korištena je za proizvodnju mesingane čahure. Godine 1934. prije Drugog svjetskog rata, Nijemci su koristili ovu metodu za probnu proizvodnju čelične čahure, ali nisu uspjeli zbog ozbiljnog toplinskog prianjanja.

Tek sredinom Drugog svjetskog rata metoda ekstruzije bila je uspješna u proizvodnji čeličnih čahura zbog upotrebe nove metode površinskog podmazivanja - za stvaranje fosfatnog filma na površini izratka.

Od tada je tehnologija hladnog istiskivanja postala praktična i najraširenija metoda u tehnologiji hladnog kovanja.

U 1960-ima, rast japanske automobilske industrije stvorio je povoljne uvjete za razvoj tehnologije hladnog istiskivanja. Iz perspektive opreme za hladno istiskivanje, otkad je japanska Keida Corporation 1933. godine proizvela prvu japansku preciznu prešu od 2000kN PK (koljenastu prešu), do sada je proizvedeno više od 2000 preša serije PK.

S razvojem automobilske industrije, potražnja za visokopreciznim prešama postaje sve hitnija. Huida Co., Ltd. također je razvila razne preše za kovanje.

U isto vrijeme, Komatsu iz Japana razvio je LIC i LZC serije preša za hladno kovanje s visokom preciznošću i lakim rukovanjem kao ciljem.

Iz perspektive proizvoda za hladno istiskivanje, Japan je 1970-ih uspješno hladno istisnuo zupčanik startne spojke, klin pogonske osovine i jezgru pola alternatora. U 1980-ima, također je uspješno hladno ekstrudirao veliku visoku preciznost vanjskog prstena kuglice konstantne brzine, unutarnjeg prstena, poprečne osovine, stožastog zupčanika automobilskog diferencijala i drugih visoko preciznih dijelova. Dao je velik doprinos visokim performansama japanskih automobila i smanjenju troškova proizvodnje.

Tehnologija hladnog istiskivanja u Kini ima slično vrijeme početka kao i u Japanu. U 1970-ima, Kina je promovirala tehnologiju superhlađene ekstruzije u serijskoj proizvodnji bicikala, električnih uređaja za automobile i drugih proizvoda, te je uspješno razvila ekstruzijsko oblikovanje početnog zupčanika i stavila ga u serijsku proizvodnju.

Međutim, niz tehničkih problema kao što su proces, oprema, materijali, kalupi, podmazivanje, uređaji za automatizaciju i izvorna veličina, izvorno stanje i naknadna obrada uzorka nisu temeljno riješeni, tako da nije u velikoj mjeri razvijen. U 1980-ima, s brzim razvojem kućanskih aparata i industrije automobila i motocikala, uvođenjem, probavom i apsorpcijom opreme za procese hladnog istiskivanja i proizvodne tehnologije, znanstveni istraživači su prevladali mnoge probleme tehnologije hladnog istiskivanja kroz proizvodnu praksu, a u isto vrijeme , oprema za hladno kovanje također se jako razvila.

Kina trenutno proizvodi kućišta za satove, zamašnjake za bicikle, središnja vratila, precizne kovane zupčanike, univerzalne zglobove konstantne brzine za automobile, svjećice i klipne osovine za motore s unutarnjim izgaranjem, podizače za automobile, dijelove kamere, čahure za usmjeravanje pokretača automobila, startni zupčanici, itd. s tehnologijom hladnog istiskivanja, te je dosegao istu razinu u zemlji i inozemstvu.

Prednosti postupka hladnog zaglavljivanja (ekstruzije).

Tehnologija hladnog istiskivanja je napredna proizvodna tehnologija visoke preciznosti, visoke učinkovitosti, visoke kvalitete i niske potrošnje, koja se uglavnom koristi u velikoj proizvodnji malih i srednjih otkovaka. U usporedbi s drugim procesima obrade, hladna ekstruzija ima sljedeće prednosti:

a) Štedite sirovine. Hladno istiskivanje je korištenje plastične deformacije metala za izradu dijelova potrebnog oblika, što može uvelike smanjiti rezanje i poboljšati iskoristivost materijala. Stopa iskorištenja materijala hladnom ekstruzijom općenito može doseći više od 80 posto.

b) Poboljšati produktivnost rada. Korištenje postupka hladne ekstruzije umjesto rezanja za proizvodnju dijelova može povećati produktivnost nekoliko puta, desetke puta, čak stotine puta.

c) Dijelovi mogu dobiti idealnu hrapavost površine i točnost dimenzija. Preciznost dijelova može doseći IT7~IT8, a hrapavost površine može doseći R0.2~R0.6. Stoga se dijelovi obrađeni hladnim istiskivanjem rijetko režu, već ih je potrebno fino brusiti samo na mjestima s posebnim zahtjevima.

d) Poboljšati mehanička svojstva dijelova. Hladno otvrdnjavanje metala nakon hladnog istiskivanja i formiranje razumne raspodjele strujanja vlakana unutar dijelova čine čvrstoću dijelova mnogo većom od čvrstoće sirovina. Osim toga, razuman postupak hladnog istiskivanja može stvoriti tlačno naprezanje na površini dijelova i poboljšati čvrstoću na zamor. Stoga se postupak toplinske obrade može izostaviti za neke dijelove koji izvorno trebaju ojačanje toplinskom obradom nakon postupka hladne ekstruzije. Neki dijelovi izvorno trebaju biti izrađeni od čelika visoke čvrstoće, a mogu se zamijeniti čelikom niske čvrstoće nakon postupka hladne ekstruzije.

e) Može obraditi dijelove složenog oblika koje je teško rezati. Kao što je nepravilan presjek, složena unutarnja šupljina, unutarnji zubi i nevidljivi unutarnji utor.

f) Smanjite troškove dijelova. Budući da postupak hladne ekstruzije ima prednosti uštede sirovina, poboljšanja produktivnosti, smanjenja količine rezanja dijelova i zamjene visokokvalitetnih materijala lošim materijalima, trošak dijelova je uvelike smanjen.

Poteškoće u primjeni tehnologije hladnog istiskivanja

1) Visoki zahtjevi za kalupe. Tijekom hladnog istiskivanja, sirovina je izložena trodimenzionalnom tlačnom naprezanju u matrici, što značajno povećava otpornost na deformaciju, što čini naprezanje matrice puno većim od onog kod opće matrice za utiskivanje. Kod hladne ekstruzije čelika, naprezanje matrice često doseže 2000MPa~2500MPa. Osim visoke čvrstoće, kalup također treba imati dovoljnu udarnu žilavost i otpornost na trošenje. Osim toga, jaka plastična deformacija metalnog obrasca u kalupu povisit će temperaturu kalupa na oko 250 stupnjeva ~ 300 stupnjeva. Stoga je kalupnom materijalu potrebna određena stabilnost kaljenja. Zbog gore navedenih uvjeta, vijek trajanja matrice za hladno istiskivanje daleko je kraći od matrice za utiskivanje.

2) Potrebna je preša velike tonaže. Zbog velike otpornosti na deformaciju sirovine tijekom hladne ekstruzije, potrebne su stotine ili čak tisuće tona preše.

3) Zbog visoke cijene kalupa za hladno istiskivanje, općenito je primjenjiv samo na dijelove koji se proizvode u velikim količinama. Njegova odgovarajuća minimalna veličina serije je 50000 ~ 100000 komada.

4) Prije ekstruzije potrebno je obraditi površinu. To ne samo da povećava broj procesa i zauzima veliki proizvodni prostor, već otežava i realizaciju automatizacije proizvodnje.

5) Nije prikladan za obradu materijala visoke čvrstoće.

6) Plastičnost i udarna žilavost dijelova hladnim istiskivanjem postaju loši, a zaostalo naprezanje dijelova je veliko, što će dovesti do smanjenja otpornosti dijelova na deformaciju i koroziju (korozija naprezanja).

Trend razvoja tehnologije hladnog istiskivanja

1) Sa sve ozbiljnijom energetskom krizom, ljudi će obraćati više pozornosti na kvalitetu okoliša, a sve žešća tržišna konkurencija potaknut će razvoj proizvodnje otkovaka u smjeru visoke učinkovitosti, visoke kvalitete, profinjenosti, uštede energije i uštede materijala. Stoga će proizvodnja oplemenjenih otkivaka proizvedenih ekstruzijom i drugim tehnološkim sredstvima biti uvelike razvijena u tržišnoj utakmici.

2) S razvojem automobila u smjeru male težine, velike brzine i glatkoće, postavljaju se veći zahtjevi za točnost dimenzija, točnost težine i mehanička svojstva otkovaka. Na primjer, uz zahtjeve za pogrešku između velikog i malog kraja, također se zahtijeva da pogreška težine svakog otkivka klipnjače za automobilski motor ne bude veća od 8 g. Visoki zahtjevi novih proizvoda promicat će razvoj rafinirane proizvodne tehnologije.

3) Specijalizirana i velika organizacija proizvodnje i dalje je smjer razvoja i trend proizvodnje hladnog istiskivanja. U Francuskoj je ukupna produktivnost rada profesionalnih proizvođača koji proizvode otkivke postupkom ekstruzije od 1991. do 1994. godine, odnosno učinak i izlazna vrijednost dijelova za istiskivanje po osobi, veća od produktivnosti općih proizvođača koji proizvode otkivke ili slobodne otkivke. Uzmimo 1994. kao primjer, proizvodnja dijelova za ekstruziju profesionalnih proizvođača po glavi stanovnika bila je 51024KG, stvarajući izlaznu vrijednost od 775688 franaka. U istom razdoblju, prosječna proizvodnja po osobi proizvođača koji su proizvodili otkivke bila je samo 39344KG, s izlaznom vrijednošću od 592384 franaka, što je bilo samo 77,1 posto i 76,37 posto profesionalnih proizvođača dijelova za ekstruziju. U usporedbi s besplatnom tvornicom kovanja, niža je.

4) Specijalni stroj za ekstruziju postat će razvojni trend. S razvojem rafinirane proizvodnje srednjih i malih otkivaka te promicanjem i primjenom procesa hladnog istiskivanja i toplog istiskivanja, preše za hladno istiskivanje s više stanica, precizne preše i posebni strojevi dizajnirani i proizvedeni za određene otkivke će se uvelike razviti.

Uobičajene metode ekstruzije mogu se podijeliti u sljedeće kategorije

a) Tijekom ekstruzije prema naprijed, smjer protoka metala je u skladu sa smjerom kretanja probijača. Ekstruzija naprijed može se podijeliti u dvije vrste: puna ekstruzija naprijed i šuplja ekstruzija naprijed. Metoda ekstruzije naprijed može proizvesti čvrste i šuplje dijelove različitih oblika, kao što su vijci, trnovi, cijevi i čahure.

b) Povratno istiskivanje: Tijekom istiskivanja, smjer protoka metala je suprotan smjeru kretanja štanca. Povratno istiskivanje može se koristiti za proizvodnju dijelova u obliku šalice s različitim oblicima poprečnog presjeka, kao što su kućište instrumenta, čahura ležaja univerzalnog zgloba itd.

c) Kompaund ekstruzija: Tijekom ekstruzije, dio smjera strujanja metala izratka je isti kao smjer kretanja probijača, dok je drugi dio smjera strujanja metala suprotan smjeru kretanja probijača. Metoda složene ekstruzije može proizvesti dijelove dvostruke čaše, također može proizvesti dijelove čaše i šipke.

e) Ekstruzija smanjenog promjera je vrsta abnormalne metode ekstruzije prema naprijed s malom deformacijom, a prazan dio je samo malo smanjen. Uglavnom se koristi za proizvodnju stepenastih dijelova vratila s malom razlikom u promjeru i kao završni postupak dijelova čaše s dubokim rupama.

Zajednička značajka gore navedenih metoda ekstruzije je da je smjer protoka zlatnih komadića paralelan s osi bušilice, tako da se zajednički može nazvati metoda aksijalne ekstruzije. Osim toga, postoji radijalna ekstruzija i ekstruzija uzrujavanjem.

Usporedba hladnog istiskivanja, vrućeg istiskivanja i toplog istiskivanja

a) Iako metoda hladnog istiskivanja ima mnoge prednosti, velika otpornost na deformaciju ograničava veličinu dijelova, a također ograničava upotrebu tehnologije hladnog istiskivanja za materijale s velikom otpornošću na deformaciju.

b) Iako metoda oblikovanja vrućim istiskivanjem može smanjiti otpornost materijala na deformaciju, može smanjiti točnost dimenzija i kvalitetu površine proizvoda zbog problema oksidacije, dekarburizacije i toplinskog širenja uzrokovanih zagrijavanjem. Stoga je općenito potrebno puno strojne obrade prije nego što se može koristiti kao konačni proizvod.

c) Metoda tople ekstruzije je zagrijavanje uzorka na odgovarajuću temperaturu ispod temperature rekristalizacije metala za ekstruziju. Zbog zagrijavanja metala smanjuje se otpornost na deformaciju prirobnice, jednostavno je oblikovanje, može se smanjiti i tonaža preše, a život matrice se produljuje. Međutim, razlikuje se od vruće ekstruzije, jer je mogućnost oksidacije i dekarburizacije mala kada se zagrijava u rasponu niskih temperatura, a mehanička svojstva proizvoda se ne razlikuju od onih kod hladne ekstruzije. Konkretno, materijali koje je teško obraditi na sobnoj temperaturi, kao što su nehrđajući čelik, čelik s visokim udjelom ugljika, neki čelici s visokim udjelom kroma i superlegure koje talože otvrdnute faze, mogu postati obradivi ili laki za strojnu obradu tijekom toplog istiskivanja.

d) Topla ekstruzija nije prikladna samo za materijale koji se teško obrađuju s velikom otpornošću na deformacije, već je prikladna i za niskougljični čelik pogodan za hladnu ekstruziju, jer topla ekstruzija ima prednost olakšavanja kontinuirane proizvodnje. Tijekom hladne ekstruzije, uključujući hladnu ekstruziju čelika s niskim udjelom ugljika, prije obrade općenito je potrebno žarenje prethodnog omekšavanja, a žarenje je također potrebno između postupaka hladne ekstruzije. Tretman pasivizacije treba provesti prije hladnog istiskivanja. To otežava organizaciju kontinuirane proizvodnje. Tijekom tople ekstruzije može se izbjeći žarenje prije omekšavanja i žarenje između različitih procesa, a može se izbjeći i površinska obrada, što omogućuje kontinuiranu proizvodnju mikrostrukture. Barem se mogu smanjiti mnogi pomoćni procesi.

e) Topla ekstruzija može usvojiti velike deformacije, što može smanjiti broj procesa. Troškovi kalupa također se mogu znatno smanjiti, a univerzalna oprema za kovanje može se koristiti umjesto skupe opreme za kovanje s izuzetno velikom krutošću. Dakle, iako toplo istiskivanje treba zagrijati metal, ukupni trošak obrade je relativno jeftin, posebno kada se složenim procesima proizvode dijelovi koji nisu osnosimetrični, toplo istiskivanje može odigrati svoju ulogu.

f) Trenutačno mazivo koje se koristi u toploj ekstruziji nije potpuno zadovoljavajuće. Istodobno, nedostaju praktični podaci o obradi, a postoje i brojni tehnički problemi koje treba riješiti.

Usporedba procesa vrućeg i hladnog utiskivanja spojnih elemenata

Vruće uzrujavanje

U procesu vrućeg presvlačenja gredica se zagrijava indukcijom ili u kovačkoj peći ili pećnici do temperature iznad točke kristalizacije metala.

Ova ekstremno visoka temperatura je neophodna kako bi se izbjeglo deformacijsko otvrdnjavanje metala tijekom deformacije. Budući da je metal u stanju oblikovanja, može napraviti prilično složene oblike. Metal zadržava duktilnost i žilavost.

Prosječna temperatura kovanja potrebna za vruće savijanje različitih metala je:

Čelik do 1150 stupnjeva C

Aluminijska legura 360 do 520 stupnjeva C

Legura bakra 700 do 800 stupnjeva C

Za kovanje nekih metala, kao što je superlegirani čelik, primjenjuje se vruće kovanje koje se naziva izotermno kovanje.

Ovdje se kalup zagrijava do temperature blizu gredice kako bi se izbjeglo površinsko hlađenje dijelova tijekom procesa kovanja. Kovanje se ponekad provodi u kontroliranoj atmosferi kako bi se smanjilo stvaranje kamenca oksida.

Općenito govoreći, složeni dijelovi se proizvode vrućim presavanjem jer omogućuje deformaciju materijala u svom plastičnom stanju i metal je lakši za obradu.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir vrući naslov uključuju:

Izrada složenih dijelova

Dimenzije srednje i niske preciznosti

Nizak stres ili niska radna otpornost

Ujednačena struktura zrna

Povećana duktilnost

Nedostaci vrućeg naslova uključuju:

Manje precizna odstupanja

Materijal se može iskriviti tijekom hlađenja

Promjena strukture metalnog zrna

Moguća reakcija između okolne atmosfere i metala

Hladno presvlačenje (ili hladno oblikovanje)

Hladno dizanje uzrokuje deformaciju metala ispod točke kristalizacije. Hladno presvlačenje smanjuje rastezljivost i poboljšava vlačnu čvrstoću i granicu razvlačenja. Hladno kaljenje obično se provodi na sobnoj temperaturi.

Najčešći metal u primjenama hladnog cijepanja obično je ugljični čelik ili čelik od legure ugljika. Hladno presvlačenje je obično zatvoreni proces kalupa.

Hladno presvlačenje obično je jeftinije od vrućeg presvlačenja, a konačni proizvod zahtijeva malo dorade. Zbog poboljšanja čvrstoće metala hladnim presvlačenjem, materijali nižeg stupnja ponekad se mogu koristiti za proizvodnju dijelova koji se ne mogu strojno ili vruće obraditi.

Hladno ispiranje također je manje osjetljivo na onečišćenje, a završni dio ima bolju ukupnu površinsku obradu.

Nedostaci uključuju:

Metalna površina mora biti čista i bez oksidnih naslaga prije kovanja

Slaba duktilnost metala

Može doći do zaostalog naprezanja

Potrebna teža i veća oprema

Potreban je kalup veće čvrstoće

Toplo uzrujavanje

Toplo savijanje provodi se ispod temperature rekristalizacije, ali iznad sobne temperature, čime se prevladavaju nedostaci vrućeg i hladnog savijanja i dobivaju njihove prednosti.

Stvaranje male količine kamenca oksida može se kontrolirati točnije nego vruće dizanje. U usporedbi s hladnim presvlačenjem, trošak obrade je niži, a niži je i pritisak potreban za proizvodnju.

U usporedbi s hladnom obradom, otvrdnjavanje je smanjeno, a duktilnost poboljšana.