Povzetek znanja o oblikovanju hladne glave, hitro ga pospravite!

Hladno stiskanje (ekstrudiranje) spada v obdelavo kovin s pritiskom in je eden od postopkov obdelave kovin s pritiskom brez rezanja.

Pri proizvodnji pri normalni temperaturi na kovino deluje zunanja sila, da se oblikuje v vnaprej določenem kalupu. Ta metoda se običajno imenuje hladna glava (ekstrudiranje).

V procesu oblikovanja pritrdilnih elementov je tehnologija hladnega tiskanja (ekstrudiranje) glavna tehnologija obdelave. Za proizvodnjo je najprimernejša tehnologija hladnega naslovavijaki, vijaki, matice in zakovice.

Danes Xiao Bian predstavlja osnovni koncept hladnega tiskanja, zgodovino razvoja hladne ekstruzije, prednosti in slabosti hladnega tiskanja ter primerjavo hladnega tiskanja, vročega tiskanja in toplega tiskanja.

Osnovni koncept hladnega naslova

Hladno tiskanje (ekstrudiranje) je pomemben del tehnologije natančnega oblikovanja plastike. Hladno iztiskanje se nanaša na dajanje kovinskega surovca ​​v votlino kalupa v hladnem stanju, s čimer se kovinski material prisili, da proizvaja plastični tok pod vplivom močnega pritiska in določene hitrosti, tako da pridobi zahtevano obliko, velikost in določene mehanske lastnosti delov iztiskanja. .

Očitno je, da se postopek hladnega iztiskanja opira na kalup za nadzor pretoka kovine in se zanaša na ogromen prenos volumna kovine za oblikovanje delov.

Pravzaprav je mogoče oblikovanje katerega koli pritrdilnega elementa izvesti ne le s hladnim nabiranjem, temveč tudi z ekstruzijo naprej in nazaj, sestavljeno ekstruzijo, prebijanjem, valjanjem in drugimi metodami deformiranja poleg deformacije z vznemirjenjem.

Zato je izraz "hladna glava" v proizvodnji le običajen izraz. Natančneje bi se moral imenovati "hladna glava (ekstrudiranje)".

Zgodovina razvoja sodobnega hladnega iztiskanja

Moderna tehnologija hladnega iztiskanja se je začela konec 18. stoletja. Francozi so med francosko revolucijo začeli hladno iztiskanje z iztiskanjem svinca iz majhnih lukenj v naboje.

Leta 1830 so nekateri ljudje v Franciji začeli uporabljati mehanske stiskalnice za proizvodnjo svinčenih in kositrnih cevi z obratnim iztiskanjem.

Leta 1906 je nekdo za izdelavo medeninastih gumbov za obleke v Združenih državah Amerike pridobil patentno pravico za votle skodelice za iztiskanje naprej.

Hookerjeva metoda, ki so jo leta 1909 patentirali Američani, je metoda ekstrudiranja s prebijanjem naprej. Smer toka kovine je enaka smeri iztiskanja. Razvit je bil po nakupu patenta iz leta 1906. Skodelica v patentu je izdelana po metodi globokega vlečenja.

V prvi svetovni vojni je bila uporabljena Hookerjeva metoda za izdelavo medeninaste tulce. Leta 1934 pred drugo svetovno vojno so Nemci s to metodo poskusno izdelali jekleno tulko, vendar zaradi močnega toplotnega oprijema ni uspelo.

Šele sredi druge svetovne vojne je bila metoda ekstrudiranja uspešna pri izdelavi jeklene tulce zaradi uporabe nove metode obdelave površinskega mazanja - tvorjenja fosfatnega filma na površini obdelovanca.

Od takrat je tehnologija hladnega iztiskanja postala praktična in je postala najbolj razširjena metoda v tehnologiji hladnega kovanja.

V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je rast japonske avtomobilske industrije ustvarila ugodne pogoje za razvoj tehnologije hladnega iztiskanja. Z vidika opreme za hladno ekstrudiranje, odkar je japonska družba Keida Corporation leta 1933 proizvedla prvo japonsko natančno stiskalnico 2000 kN PK (komolčno stiskalnico), je bilo doslej izdelanih več kot 2000 stiskalnic serije PK.

Z razvojem avtomobilske industrije postaja povpraševanje po visokonatančni stiskalnici vedno bolj pereče. Huida Co., Ltd. je razvila tudi različne kovaške stiskalnice.

Istočasno je japonski Komatsu razvil preoblikovalne stiskalnice serije LIC in LZC za hladno kovanje z visoko natančnostjo in enostavnim upravljanjem kot ciljem.

Z vidika izdelkov za hladno ekstrudiranje je Japonska v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja uspešno hladno ekstrudirala zobnik zagonske sklopke, spline pogonske gredi in jedro pola alternatorja. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je prav tako uspešno hladno ekstrudiral velik visoko natančen zunanji obroč krogle s konstantno hitrostjo, notranji obroč, prečno gred, avtomobilski diferencialni stožčasti zobnik in druge visoko natančne dele. Veliko je prispeval k visoki zmogljivosti japonskih avtomobilov in zmanjšanju proizvodnih stroškov.

Tehnologija hladnega iztiskanja na Kitajskem ima podoben začetni čas kot japonska. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Kitajska promovirala tehnologijo prehlajenega iztiskanja v serijski proizvodnji koles, avtomobilskih električnih naprav in drugih izdelkov ter uspešno razvila iztiskanje začetnega orodja in ga dala v serijsko proizvodnjo.

Vendar vrsta tehničnih problemov, kot so proces, oprema, materiali, kalupi, mazanje, naprave za avtomatizacijo in izvirna velikost, prvotno stanje in naknadna obdelava surovca, niso bili temeljito rešeni, zato ni bil močno razvit. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveni raziskovalci s hitrim razvojem gospodinjskih aparatov ter avtomobilske in motociklistične industrije, uvedbo, prebavo in absorpcijo procesne opreme za hladno iztiskanje in proizvodne tehnologije premagali številne težave tehnologije hladnega iztiskanja s proizvodno prakso in hkrati , močno se je razvila tudi oprema za hladno kovanje.

Trenutno je Kitajska sposobna proizvajati ohišja za ure, vztrajnike za kolesa, sredinske gredi, natančno kovane zobnike, kardanske zglobe s konstantno hitrostjo za avtomobile, vžigalne svečke in batne zatiče za motorje z notranjim zgorevanjem, avtomobilske poganjalce, dele kamer, usmerjevalne tulke za avtomobilske zaganjalnike, zagonskih zobnikov itd. s tehnologijo hladnega iztiskanja in je dosegel enako raven doma in v tujini.

Prednosti postopka hladnega nabiranja (ekstrudiranja).

Tehnologija hladnega iztiskanja je napredna proizvodna tehnologija z visoko natančnostjo, visoko učinkovitostjo, visoko kakovostjo in nizko porabo, ki se uporablja predvsem v obsežni proizvodnji majhnih in srednje velikih odkovkov. V primerjavi z drugimi postopki obdelave ima hladno iztiskanje naslednje prednosti:

a) Varčujte s surovinami. Hladno iztiskanje je uporaba plastične deformacije kovine za izdelavo delov zahtevane oblike, kar lahko močno zmanjša rezanje in izboljša izkoristek materiala. Stopnja izkoriščenosti materiala pri hladnem iztiskanju lahko na splošno doseže več kot 80 odstotkov.

b) Izboljšajte produktivnost dela. Uporaba postopka hladnega iztiskanja namesto rezanja za izdelavo delov lahko poveča produktivnost večkrat, desetkrat, celo stokrat.

c) Deli lahko dosežejo idealno površinsko hrapavost in dimenzijsko natančnost. Natančnost delov lahko doseže IT7~IT8, hrapavost površine pa lahko doseže R0.2~R0.6. Zato se deli, obdelani s hladnim iztiskanjem, redko režejo in jih je treba fino brusiti le na mestih s posebnimi zahtevami.

d) Izboljšajte mehanske lastnosti delov. Hladna obdelava kovine po hladnem iztiskanju in tvorba primerne porazdelitve vlaken v notranjosti delov naredita trdnost delov veliko večjo od trdnosti surovin. Poleg tega lahko razumen postopek hladnega iztiskanja povzroči tlačno napetost na površini delov in izboljša odpornost proti utrujenosti. Zato se lahko postopek toplotne obdelave izpusti za nekatere dele, ki prvotno potrebujejo ojačitev s toplotno obdelavo po postopku hladne ekstruzije. Nekateri deli morajo biti prvotno izdelani iz jekla visoke trdnosti in jih je po postopku hladnega iztiskanja mogoče nadomestiti z jeklom nizke trdnosti.

e) Lahko obdeluje dele s kompleksno obliko in jih je težko rezati. Kot so nepravilen prerez, zapletena notranja votlina, notranji zobje in neviden notranji utor.

f) Zmanjšajte stroške delov. Ker ima postopek hladnega iztiskanja prednosti prihranka surovin, izboljšanja produktivnosti, zmanjšanja količine rezanja delov in zamenjave visokokakovostnih materialov s slabimi materiali, se stroški delov močno znižajo.

Težave pri uporabi tehnologije hladnega iztiskanja

1) Visoke zahteve za kalupe. Med hladnim iztiskanjem je surovec izpostavljen tridimenzionalni tlačni napetosti v matrici, kar znatno poveča odpornost na deformacijo, zaradi česar je obremenitev matrice veliko večja od tiste pri običajni matrici za vtiskovanje. Pri hladnem iztiskanju jekla napetost matrice pogosto doseže 2000MPa~2500MPa. Poleg visoke trdnosti mora imeti kalup tudi zadostno udarno žilavost in odpornost proti obrabi. Poleg tega bo močna plastična deformacija kovinskega surovca ​​v kalupu dvignila temperaturo kalupa na približno 250 stopinj ~ 300 stopinj. Zato kalupni material potrebuje določeno stabilnost pri kaljenju. Zaradi zgornjih pogojev je življenjska doba matrice za hladno iztiskanje veliko krajša od življenjske dobe matrice za žigosanje.

2) Potrebna je stiskalnica velike tonaže. Zaradi velike deformacijske odpornosti surovca ​​med hladnim iztiskanjem je potrebnih na stotine ali celo tisoče ton stiskanja.

3) Zaradi visoke cene matrice za hladno iztiskanje je na splošno uporabna samo za dele, proizvedene v velikih količinah. Njegova primerna najmanjša velikost serije je 50000 ~ 100000 kosov.

4) Pred ekstrudiranjem je treba surovec površinsko obdelati. To ne le poveča število procesov in zavzame veliko proizvodno površino, ampak tudi oteži realizacijo avtomatizacije proizvodnje.

5) Ni primeren za obdelavo materialov visoke trdnosti.

6) Plastičnost in udarna žilavost delov za hladno iztiskanje postaneta slabi, preostale napetosti delov pa so velike, kar bo privedlo do zmanjšanja deformacijske in korozijske odpornosti delov (napetostna korozija).

Trend razvoja tehnologije hladnega iztiskanja

1) Z vse hujšo energetsko krizo bodo ljudje več pozornosti namenili kakovosti okolja, vse ostrejša tržna konkurenca pa bo spodbujala razvoj proizvodnje kovanja v smeri visoke učinkovitosti, visoke kakovosti, prefinjenosti, varčevanja z energijo in materiala. Zato se bo proizvodnja rafiniranih odkovkov, proizvedenih z ekstruzijo in drugimi tehnološkimi sredstvi, močno razvila v tržni konkurenci.

2) Z razvojem avtomobilov v smeri majhne teže, visoke hitrosti in gladkosti se postavljajo višje zahteve glede dimenzijske natančnosti, natančnosti teže in mehanskih lastnosti odkovkov. Na primer, poleg zahtev glede napake med velikim in majhnim koncem, mora biti napaka teže vsakega odkovka ojnice za avtomobilski motor prav tako največ 8 g. Visoke zahteve novih izdelkov bodo spodbujale razvoj rafinirane proizvodne tehnologije.

3) Specializirana in obsežna organizacija proizvodnje je še vedno razvojna smer in trend proizvodnje hladnega iztiskanja. V Franciji je skupna delovna produktivnost profesionalnih proizvajalcev, ki izdelujejo odkovke s postopkom iztiskanja, od leta 1991 do 1994, to je proizvodnja in izhodna vrednost delov za iztiskanje na osebo, višja kot pri splošnih proizvajalcih, ki izdelujejo odkovke ali proste odkovke. Vzemimo za primer leto 1994, proizvodnja ekstruzijskih delov profesionalnih proizvajalcev na prebivalca je bila 51024 kg, kar je ustvarilo izhodno vrednost 775688 frankov. V istem obdobju je bila povprečna proizvodnja na osebo proizvajalcev, ki proizvajajo odkovke, le 39344KG, z vrednostjo proizvodnje 592384 frankov, kar je bilo le 77,1 odstotka in 76,37 odstotka profesionalnih proizvajalcev ekstrudiranih delov. V primerjavi s tovarno brezplačnega kovanja je nižja.

4) Poseben ekstruzijski stroj bo postal razvojni trend. Z razvojem rafinirane proizvodnje srednjih in majhnih odkovkov ter spodbujanjem in uporabo postopkov hladnega iztiskanja in toplega iztiskanja se bodo močno razvile večpostajne stiskalnice za hladno iztiskanje, natančne stiskalnice in posebni stroji, zasnovani in izdelani za določene odkovke.

Običajne metode ekstrudiranja lahko razdelimo v naslednje kategorije

a) Med iztiskanjem naprej je smer toka kovine skladna s smerjo gibanja udarca. Ekstruzijo naprej lahko razdelimo na dve vrsti: trdno ekstruzijo naprej in ekstruzijo votlo naprej. Metoda ekstrudiranja naprej lahko proizvaja polne in votle dele različnih oblik, kot so vijaki, trni, cevi in ​​tulci.

b) Povratno iztiskanje: Med iztiskanjem je smer toka kovine nasprotna smeri gibanja udarca. Povratno ekstrudiranje se lahko uporablja za izdelavo čašastih delov z različnimi oblikami preseka, kot so ohišje instrumenta, ležajni tulec univerzalnega zgloba itd.

c) Ekstrudiranje spojine: med iztiskanjem je del smeri toka kovine surovca ​​enak smeri gibanja luknjača, medtem ko je drugi del smeri toka kovine nasproten smeri gibanja luknjača. Metoda sestavljenega ekstrudiranja lahko proizvede dvojne dele skodelice, prav tako lahko proizvede dele skodelice in palice.

e) Ekstrudiranje z zmanjšanim premerom je nekakšna nenormalna metoda ekstrudiranja naprej z majhno deformacijo, prazen del pa je le rahlo zmanjšan. Uporablja se predvsem za izdelavo stopničastih delov gredi z majhno razliko v premeru in kot postopek končne obdelave delov skodelice z globokimi luknjami.

Skupna značilnost zgornjih metod ekstrudiranja je, da je smer toka zlatih drobcev vzporedna z osjo luknjača, zato jo lahko skupaj imenujemo metoda aksialne ekstruzije. Poleg tega obstajata radialno iztiskanje in raztreseno iztiskanje.

Primerjava hladnega iztiskanja, vročega iztiskanja in toplega iztiskanja

a) Čeprav ima metoda hladnega iztiskanja številne prednosti, velika odpornost proti deformacijam omejuje velikost delov in tudi uporabo tehnologije hladnega iztiskanja za materiale z veliko odpornostjo na deformacijo.

b) Čeprav lahko metoda oblikovanja z vročim iztiskanjem zmanjša odpornost materiala na deformacijo, lahko zmanjša natančnost dimenzij in kakovost površine izdelka zaradi težav z oksidacijo, razogljičenjem in toplotnim raztezanjem, ki jih povzroča segrevanje. Zato na splošno potrebuje veliko strojne obdelave, preden se lahko uporabi kot končni izdelek.

c) Metoda tople ekstruzije je segrevanje surovca ​​na ustrezno temperaturo pod temperaturo rekristalizacije kovine za ekstruzijo. Zaradi segrevanja kovine se zmanjša deformacijska odpornost surovca, oblikovanje je enostavno, zmanjša se lahko tudi tonaža stiskalnice in podaljša se življenjska doba matrice. Vendar se razlikuje od vročega iztiskanja, ker je možnost oksidacije in razogljičenja majhna pri segrevanju v nizkem temperaturnem območju, mehanske lastnosti izdelka pa se ne razlikujejo od tistih pri hladnem iztiskanju. Zlasti materiali, ki jih je težko obdelovati pri sobni temperaturi, kot so nerjavno jeklo, jeklo z visoko vsebnostjo ogljika, nekatera jekla z visoko vsebnostjo kroma in superzlitine, ki izločajo utrjene faze, lahko postanejo obdelovalni ali enostavni za strojno obdelavo med toplim iztiskanjem.

d) Toplo iztiskanje ni primerno samo za materiale, ki jih je težko obdelati z visoko odpornostjo proti deformacijam, ampak je primerno tudi za jeklo z nizko vsebnostjo ogljika, primerno za hladno iztiskanje, ker ima toplo iztiskanje prednost, da olajša neprekinjeno proizvodnjo. Med hladnim iztiskanjem, vključno s hladnim iztiskanjem jekla z nizko vsebnostjo ogljika, je pred obdelavo na splošno potrebno žarjenje pred mehčanjem, žarjenje pa je potrebno tudi med postopki hladnega iztiskanja. Pasivna obdelava se izvede pred hladnim iztiskanjem. Zaradi tega je težko organizirati neprekinjeno proizvodnjo. Pri toplem iztiskanju se lahko izognemo predmehčalnemu žarjenju in žarjenju med različnimi postopki, prav tako se lahko izognemo površinski obdelavi, kar omogoča neprekinjeno proizvodnjo mikrostrukture. Vsaj številne pomožne procese je mogoče zmanjšati.

e) Toplo iztiskanje lahko sprejme veliko deformacijo, kar lahko zmanjša število procesov. Tudi stroške matrice je mogoče močno zmanjšati, univerzalno kovaško opremo pa je mogoče uporabiti namesto drage kovaške opreme z izjemno visoko togostjo. Torej, čeprav mora toplo iztiskanje segreti kovino, so skupni stroški obdelave razmeroma nizki, zlasti pri izdelavi neosimetričnih oblikovanih delov s kompleksnimi postopki lahko toplo iztiskanje odigra svojo vlogo.

f) Trenutno mazivo, ki se uporablja pri toplem iztiskanju, ni povsem zadovoljivo. Hkrati primanjkuje tudi praktičnih podatkov o obdelavi, veliko pa je tudi tehničnih težav, ki jih je treba rešiti.

Primerjava postopkov vročega in hladnega stiskanja pritrdilnih elementov

Vroče vznemirjenje

V procesu vročega stiskanja se gredica segreje z indukcijo ali v kovaški peči ali peči na temperaturo nad kristalizacijsko točko kovine.

Ta izjemno visoka temperatura je potrebna, da preprečimo deformacijsko utrjevanje kovine med deformacijo. Ker je kovina v stanju oblikovanja, lahko naredi precej zapletene oblike. Kovina ohranja duktilnost in žilavost.

Povprečna temperatura kovanja, potrebna za vroče nanašanje različnih kovin, je:

Jeklo do 1150 stopinj C

Aluminijeva zlitina 360 do 520 stopinj C

Bakrova zlitina 700 do 800 stopinj C

Za kovanje nekaterih kovin, kot je superlegirano jeklo, se uporablja vroče stiskanje, imenovano izotermno kovanje.

Pri tem se kalup segreje na temperaturo blizu gredice, da se prepreči površinsko ohlajanje delov med postopkom kovanja. Kovanje se včasih izvaja v kontrolirani atmosferi, da se zmanjša nastajanje oksidnega kamna.

Na splošno se kompleksni deli izdelujejo z vročim stiskanjem, ker omogoča deformacijo materiala v njegovem plastičnem stanju in je kovino lažje obdelati.

Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri vročem naslovu, vključujejo:

Izdelava kompleksnih delov

Mere srednje in nizke natančnosti

Majhen stres ali nizka delovna utrjenost

Enotna struktura zrn

Povečana duktilnost

Slabosti vroče glave vključujejo:

Manj natančne tolerance

Material se lahko med hlajenjem zvije

Spreminjanje strukture kovinskih zrn

Možna reakcija med okoliško atmosfero in kovino

Hladno tiskanje (ali hladno oblikovanje)

Hladna glava povzroči deformacijo kovine pod točko kristalizacije. Hladno tiskanje zmanjša duktilnost in izboljša natezno trdnost in mejo tečenja. Hladno nanašanje se običajno izvaja pri sobni temperaturi.

Najpogostejša kovina pri uporabi pri hladnem nakladanju je običajno ogljikovo jeklo ali ogljikovo legirano jeklo. Hladno tiskanje je običajno zaprt proces.

Hladno nanašanje je običajno cenejše od vročega nanašanja, končni izdelek pa zahteva malo končne obdelave. Zaradi izboljšanja trdnosti kovine s hladnim tiskanjem se lahko materiali nižjega razreda včasih uporabijo za izdelavo delov, ki jih ni mogoče strojno ali vroče obdelati.

Hladna glava je tudi manj dovzetna za onesnaženje, končni del pa ima boljšo celotno površino.

Slabosti vključujejo:

Kovinska površina mora biti pred kovanjem čista in brez oksidnih oblog

Slaba duktilnost kovine

Lahko se pojavi preostali stres

Potrebujete težjo in večjo opremo

Potrebujete kalup z večjo trdnostjo

Toplo razburjenje

Toplo stiskanje se izvaja pod temperaturo prekristalizacije, vendar nad sobno temperaturo, s čimer se odpravijo slabosti vročega stiskanja in hladnega stiskanja ter pridobijo njegove prednosti.

Nastajanje majhne količine oksidnega kamna je mogoče nadzorovati natančneje kot vroče nanašanje. V primerjavi s hladnim nabiranjem so stroški obdelave nižji, nižji pa je tudi tlak, potreben za proizvodnjo.

V primerjavi s hladno obdelavo se utrjevanje obdelovanca zmanjša in duktilnost izboljša.