Kokkuvõte külma suuna kujundamise teadmistest, pange need kiiresti kõrvale!

Külmtöötlus (ekstrusioon) kuulub metalli survetöötlusse ja on üks mittelõikavatest metallide survetöötlusprotsessidest.

Tootmisel rakendatakse normaaltemperatuuril metallile välisjõudu, et moodustada see etteantud vormis. Seda meetodit nimetatakse tavaliselt külmsuunamiseks (ekstrusiooniks).

Kinnitusdetailide vormimisprotsessis on põhiliseks töötlemistehnoloogiaks külmotsingu (ekstrusiooni) tehnoloogia. Tootmiseks sobib kõige paremini külmotsingu tehnoloogiapoldid, kruvid, mutrid ja needid.

Täna tutvustab Xiao Bian külmrubriigi põhikontseptsiooni, külmekstrusiooni arengulugu, külma rubriigi eeliseid ja puudusi ning külma rubriigi, kuuma pealkirja ja sooja rubriigi võrdlust.

Külma pealkirja põhikontseptsioon

Külm peatamine (ekstrusioon) on täppisplastilise mahuvormimise tehnoloogia oluline osa. Külmekstrusioon viitab metallist tooriku asetamisele vormiõõnsusse külmas olekus, sundides metallmaterjali tugeva rõhu ja teatud kiiruse mõjul plastist voolu tekitama, et saada ekstrusiooniosade nõutav kuju, suurus ja teatud mehaanilised omadused. .

Ilmselgelt sõltub külmekstrusiooniprotsess metallivoolu juhtimiseks vormist ja osade moodustamiseks metalli mahu massilisest ülekandmisest.

Tegelikult saab mis tahes kinnitusdetaili vormida mitte ainult külmsuunas, vaid ka edasi- ja tagurpidi ekstrusiooni, liitekstrusiooni, mulgustamise, valtsimise ja muude deformatsioonimeetodite abil lisaks deformatsiooni häirimisele.

Seetõttu on mõiste "külm rubriik" tootmises lihtsalt tavapärane termin. Täpsemalt tuleks seda nimetada "külmsuunamiseks (ekstrusiooniks)".

Kaasaegse külmekstrusiooni arengulugu

Kaasaegne külmekstrusioonitehnoloogia sai alguse 18. sajandi lõpus. Prantslased alustasid külmpressimist, pressides Prantsuse revolutsiooni ajal plii väikestest aukudest kuulidesse.

1830. aastal hakkasid mõned inimesed Prantsusmaal kasutama mehaanilisi presse plii- ja tinatorude tootmiseks pöördekstrusiooni teel.

1906. aastal sai keegi Ameerika Ühendriikides messingist ülikonnanööpide tootmiseks patendiõiguse edasipressimise õõnestopsi toorikule.

Hookeri meetod, mille ameeriklased patenteerisid 1909. aastal, on ettepoole stantsitav ekstrusioonimeetod. Metalli voolu suund on sama mis mulgustamise ekstrusiooni suund. See töötati välja pärast 1906. aasta patendi ostmist. Patendis olev tassi toorik on valmistatud süvatõmbemeetodil.

Esimeses maailmasõjas kasutati messingist padrunikesta valmistamisel Hookeri meetodit. 1934. aastal enne Teist maailmasõda kasutasid sakslased seda meetodit terasest padrunikorpuse proovitootmiseks, kuid see ebaõnnestus tugeva termilise haardumise tõttu.

Alles Teise maailmasõja keskpaigas õnnestus ekstrusioonimeetodil teraspadruni korpuse valmistamisel kasutada uut pinnamäärimismeetodit - töödeldava detaili pinnale fosfaatkile moodustamiseks.

Sellest ajast alates on külmpressimise tehnoloogia muutunud praktiliseks ja sellest on saanud külmsepistamise tehnoloogias kõige laialdasemalt kasutatav meetod.

1960. aastatel lõi Jaapani autotööstuse kasv soodsad tingimused külmekstrusioonitehnoloogia arendamiseks. Külmekstrusiooniseadmete vaatenurgast on alates 1933. aastal toodetud Jaapani Keida Corporationi esimesest 2000 kN PK-täppispressist (põlvepressist) praeguseks toodetud üle 2000 PK-seeria pressi.

Koos autotööstuse arenguga muutub nõudlus ülitäpse pressi järele üha pakilisemaks. Huida Co., Ltd. on välja töötanud ka erinevaid sepistamispressid.

Samal ajal on Jaapani Komatsu eesmärgiks välja töötanud LIC- ja LZC-seeria külmsepistamispressid, millel on suur täpsus ja lihtne töö.

Külmekstrusioonitoodete vaatenurgast ekstrudeeris Jaapan 1970. aastatel edukalt käivitussiduri hammasratta, veovõlli haru ja generaatori pooluse südamiku külmpressimisega. 1980. aastatel ekstrudeeris see edukalt ka suuri ülitäpseid konstantse kiirusega kuuli välimisi rattaid, sisemisi rattaid, ristvõlli, autode diferentsiaali koonusülekannet ja muid ülitäpseid osi. See on andnud suure panuse Jaapani autode kõrgesse jõudlusesse ja tootmiskulude vähendamisesse.

Hiina külmekstrusioonitehnoloogial on sarnane algusaeg Jaapani omaga. 1970. aastatel propageeris Hiina jalgrataste, autode elektriseadmete ja muude toodete partiitootmisel ülejahutusega ekstrusioonitehnoloogiat ning arendas edukalt välja käivitusmehhanismi ekstrusioonvormimise ja pani selle partiitootmisse.

Kuid rida tehnilisi probleeme, nagu protsess, seadmed, materjalid, vormid, määrimine, automaatikaseadmed ja tooriku algne suurus, algne olek ja järeltöötlus, ei ole põhimõtteliselt lahendatud, mistõttu pole seda ka palju arendatud. 1980. aastatel, kodumasinate ning auto- ja mootorrattatööstuse kiire arengu, külmekstrusiooniprotsessi seadmete ja tootmistehnoloogia kasutuselevõtu, seedimise ja absorbeerimisega, said teadlased tootmispraktika kaudu üle paljudest külmekstrusioonitehnoloogia probleemidest ja samal ajal. , on ka külmsepistamisseadmed kõvasti arenenud.

Praegu on Hiina suutnud toota kellakorpusi, jalgrataste hoorattaid, keskvõlle, täppis-sepistatud hammasrattaid, konstantse kiirusega universaalliigendit autodele, süüteküünlaid ja kolvitihvte sisepõlemismootoritele, autode tihvte, kaameraosi, autode starteri suunamuhve, käivituskäigud jms külmpressimise tehnoloogiaga ning on jõudnud samale tasemele nii kodu- kui välismaal.

Külmsuunamise (ekstrusiooni) protsessi eelised

Külmekstrusioonitehnoloogia on täiustatud tootmistehnoloogia, millel on kõrge täpsus, kõrge efektiivsus, kõrge kvaliteet ja madal tarbimine, mida kasutatakse peamiselt väikeste ja keskmise suurusega sepiste suuremahulises tootmises. Võrreldes teiste töötlemisprotsessidega on külmekstrusioonil järgmised eelised:

a) Säästke toorainet. Külmekstrusioon on metalli plastilise deformatsiooni kasutamine vajaliku kujuga osade valmistamiseks, mis võib oluliselt vähendada lõikamist ja parandada materjali kasutamist. Külmekstrusiooni materjali kasutusmäär võib üldiselt ulatuda üle 80 protsendi.

b) tõsta tööviljakust. Külmpressimise kasutamine lõikamise asemel osade valmistamiseks võib tõsta tootlikkust mitu korda, kümneid, isegi sadu kordi.

c) Osad võivad saavutada ideaalse pinnakareduse ja mõõtmete täpsuse. Osade täpsus võib ulatuda IT7~IT8-ni ja pinna karedus võib ulatuda R0.2~R0.6-ni. Seetõttu lõigatakse külmekstrusiooniga töödeldud osi harva ümber ja neid tuleb peeneks lihvida ainult erinõuetega kohtades.

d) Parandage osade mehaanilisi omadusi. Metalli külmtöötlemine pärast külmpressimist ja mõistliku kiudude voolujoone jaotuse moodustumine osade sees muudavad detailide tugevuse palju kõrgemaks kui tooraine oma. Lisaks võib mõistlik külmpressimisprotsess tekitada detailide pinnale survepinge ja parandada väsimustugevust. Seetõttu võib mõnede osade puhul, mis algselt vajavad pärast külmpressimist kuumtöötlust tugevdamist, kuumtöötlusprotsessi ära jätta. Mõned osad peavad algselt olema valmistatud kõrgtugevast terasest ja pärast külmpressimist saab need asendada madala tugevusega terasega.

e) See suudab töödelda keeruka kujuga ja raskesti lõigatavaid osi. Näiteks ebakorrapärane lõige, keeruline sisemine õõnsus, sisemised hambad ja nähtamatu sisemine soon.

f) Vähendage osakulusid. Kuna külmpressimise protsessi eelised on tooraine säästmine, tootlikkuse parandamine, osade lõikamise vähendamine ja kvaliteetsete materjalide asendamine kehvade materjalidega, väheneb osade maksumus oluliselt.

Külmekstrusioonitehnoloogia rakendamise raskused

1) Kõrged nõuded vormidele. Külmekstrusiooni ajal mõjub toorik stantsis kolmemõõtmelisele survepingele, mis suurendab oluliselt deformatsioonikindlust, mis muudab stantsi pinge palju suuremaks kui üldisel stantsimisvormil. Terase külmpressimisel ulatub stantsi pinge sageli 2000 MPa ~ 2500 MPa. Lisaks suurele tugevusele peaks vormil olema ka piisav löögikindlus ja kulumiskindlus. Lisaks tõstab metallist tooriku tugev plastiline deformatsioon vormis vormi temperatuuri umbes 250-300 kraadini. Seetõttu vajab vormimaterjal teatud karastamise stabiilsust. Ülaltoodud tingimuste tõttu on külmpressimise stantsi eluiga palju lühem kui stantsimisvormidel.

2) Vajalik on suure tonnaažiga press. Tooriku suure deformatsioonikindluse tõttu külmekstrusiooni ajal on vaja sadu või isegi tuhandeid tonne pressi.

3) Külmekstrusioonivormi kõrge hinna tõttu on see üldiselt rakendatav ainult suurtes kogustes toodetud osade puhul. Selle sobiv minimaalne partii suurus on 50000–100000 tükki.

4) Toorik tuleb enne ekstrusiooni pinda töödelda. See mitte ainult ei suurenda protsesside arvu ja võtab enda alla suure tootmispinna, vaid raskendab ka tootmise automatiseerimise teostamist.

5) See ei sobi ülitugevate materjalide töötlemiseks.

6) Külmekstrusiooniosade plastilisus ja löögikindlus muutuvad kehvaks ning osade jääkpinge on suur, mis vähendab osade deformatsiooni ja korrosioonikindlust (pingekorrosioon).

Külmekstrusioonitehnoloogia arengusuund

1) Üha tõsisema energiakriisiga pööravad inimesed rohkem tähelepanu keskkonnakvaliteedile ning üha karmim turukonkurents soodustab sepistamise tootmist kõrge efektiivsuse, kõrge kvaliteedi, täiustamise, energiasäästu ja materjalisäästu suunas. Seetõttu areneb ekstrusiooni ja muude tehnoloogiliste vahenditega toodetud rafineeritud sepise toodang turukonkurentsis oluliselt.

2) Autode arendamisel kerge kaalu, suure kiiruse ja sujuvuse suunas seatakse kõrgemad nõuded sepistamise mõõtmete täpsusele, kaalu täpsusele ja mehaanilistele omadustele. Näiteks lisaks suure ja väikese otsa vahelisele veale ei nõuta iga automootori ühendusvarda sepise kaaluviga üle 8g. Uute toodete kõrged nõudmised soodustavad täiustatud tootmistehnoloogia arengut.

3) Spetsialiseeritud ja suuremahuline tootmise korraldus on endiselt külmekstrusioonitootmise arengusuund ja suund. Prantsusmaal on aastatel 1991–1994 ekstrusioonimeetodil sepiseid tootvate professionaalsete tootjate tööjõu kogutootlikkus, st ekstrusiooniosade toodang ja väljundväärtus inimese kohta, kõrgem kui stants- või vabasepiseid tootvatel üldtootjatel. Näiteks 1994. aastal oli professionaalsete tootjate ekstrusioondetailide toodang elaniku kohta 51024KG, mis moodustas väljundväärtuseks 775688 franki. Samal perioodil oli stantsitud sepiseid tootvate tootjate keskmine toodang inimese kohta vaid 39344KG toodangu väärtusega 592384 franki, mis oli vaid 77,1 protsenti ja 76,37 protsenti ekstrusioondetailide professionaalsetest tootjatest. Võrreldes tasuta sepistamistehasega on see madalam.

4) Spetsiaalne ekstrusioonimasin muutub arengutrendiks. Keskmise ja väikese sepistamise rafineeritud tootmise arendamise ning külmekstrusiooni ja sooja ekstrusiooniprotsesside edendamise ja rakendamisega arenevad märkimisväärselt mitmejaamalised külmekstrusioonipressid, täppispressid ja spetsiaalsed masinad, mis on kavandatud ja valmistatud teatud sepistamiseks.

Levinud ekstrusioonimeetodid võib jagada järgmistesse kategooriatesse

a) Edasipressimise ajal on metalli voolu suund kooskõlas stantsi liikumissuunaga. Edasipressimise võib jagada kahte tüüpi: tahke etteekstrusioon ja õõnes etteekstrusioon. Eespidise ekstrusioonimeetodi abil saab toota erineva kujuga tahkeid ja õõnsaid osi, nagu kruvid, südamikud, torud ja kassetikestad.

b) Tagasipressimine: ekstrusiooni ajal on metalli voolu suund vastupidine stantsi liikumissuunale. Tagasiekstrusiooni abil saab valmistada erineva ristlõikega topsikujulisi detaile, nagu instrumendikorpus, universaalliigendi laagrihülss jne.

c) Ühendi ekstrusioon: ekstrusiooni ajal on osa tooriku metalli voolusuunast sama, mis stantsi liikumissuund, samas kui teine ​​osa metalli voolusuunast on vastupidine stantsi liikumissuunale. Kombineeritud ekstrusioonimeetodi abil saab toota topelttopsi osi, samuti saab toota tassi ja varda osi.

e) Vähendatud läbimõõduga ekstrusioon on ebanormaalne ettepoole suunatud ekstrusioonimeetod, millel on väike deformatsioon ja tooriku osa väheneb vaid veidi. Seda kasutatakse peamiselt väikese läbimõõdu erinevusega astmeliste võlli osade valmistamiseks ja sügavate aukudega tassi osade viimistlusprotsessina.

Ülaltoodud ekstrusioonimeetodite ühine tunnus on see, et kullalaastude voolu suund on paralleelne stantsi teljega, seega võib seda ühiselt nimetada aksiaalseks ekstrusioonimeetodiks. Lisaks on olemas radiaalne ekstrusioon ja häiriv ekstrusioon.

Külmekstrusiooni, kuumekstrusiooni ja sooja ekstrusiooni võrdlus

a) Kuigi külmpressimise meetodil on palju eeliseid, piirab suur deformatsioonikindlus osade suurust ja piirab ka külma ekstrusioonitehnoloogia kasutamist suure deformatsioonikindlusega materjalide puhul.

b) Kuigi kuumekstrusioonvormimismeetod võib vähendada materjali deformatsioonikindlust, võib see kuumutamisest põhjustatud oksüdatsiooni, dekarburiseerimise ja soojuspaisumise probleemide tõttu vähendada toote mõõtmete täpsust ja pinnakvaliteeti. Seetõttu vajab see üldiselt palju töötlemist, enne kui seda saab lõpptootena kasutada.

c) Soe ekstrusioonimeetod seisneb tooriku kuumutamises sobiva temperatuurini, mis on madalam kui metalli ümberkristallimise temperatuur ekstrudeerimiseks. Metalli kuumutamise tõttu väheneb tooriku deformatsioonikindlus, vormimine on lihtne, samuti saab vähendada pressi tonnaaži ja pikeneb stantsi eluiga. Küll aga erineb see kuumekstrusioonist, kuna madalal temperatuuril kuumutamisel on oksüdatsiooni ja dekarburiseerimise võimalus väike ning toote mehaanilised omadused ei erine külmekstrusiooni omadest. Eelkõige võivad soojaekstrudeerimisel muutuda töödeldavaks või kergesti töödeldavaks materjalid, mida on toatemperatuuril raske töödelda, nagu roostevaba teras, kõrge süsinikusisaldusega teras, mõned kõrge kroomisisaldusega terased ja supersulamid, mis sadestavad kõvastunud faase.

d) Soe ekstrusioon ei sobi mitte ainult raskesti töödeldavate ja kõrge deformatsioonikindlusega materjalide jaoks, vaid sobib ka külmaks ekstrusiooniks sobiva madala süsinikusisaldusega terase jaoks, kuna sooja ekstrusiooni eeliseks on pideva tootmise hõlbustamine. Külmekstrusiooni ajal, sealhulgas madala süsinikusisaldusega terase külmekstrudeerimisel, on enne töötlemist üldiselt vajalik eel-pehmendav lõõmutamine, samuti on vaja lõõmutamist külmekstrusiooniprotsesside vahel. Passiveerimistöötlus tuleb läbi viia enne külmekstrusiooni. See muudab pideva tootmise korraldamise keeruliseks. Soe ekstrusiooni käigus saab vältida pehmenduseelset lõõmutamist ja erinevate protsesside vahelist lõõmutamist, samuti saab vältida pinnatöötlust, mis teeb võimalikuks pideva mikrostruktuuri tootmise. Vähemalt saab paljusid abiprotsesse vähendada.

e) Soe ekstrusioon võib põhjustada suuri deformatsioone, mis võib vähendada protsesside arvu. Samuti saab oluliselt vähendada stantsikulusid ning ülikõrge jäikusega kallite sepistamisseadmete asemel saab kasutada universaalseid sepistamisseadmeid. Ehkki soe ekstrusioon vajab metalli kuumutamist, on töötlemise kogukulu suhteliselt odav, eriti kui valmistatakse keeruliste protsessidega mitteteljelise kujuga detaile, võib soe ekstrusioon mängida oma rolli.

f) Praegu ei ole soojaekstrusioonil kasutatav määrdeaine täielikult rahuldav. Samas napib ka praktilisi andmeid töötlemise kohta ning lahendamist ootab palju tehnilisi probleeme.

Kinnitusdetailide kuuma- ja külmakahjustusprotsesside võrdlus

Kuum häiriv

Kuuma segamise käigus kuumutatakse toorik induktsiooniga või sepistamisahjus või ahjus temperatuurini, mis on kõrgem kui metalli kristalliseerumispunkt.

See ülikõrge temperatuur on vajalik selleks, et vältida metalli deformatsiooni ajal kõvastumist. Kuna metall on vormimisolekus, võib see teha üsna keerulisi kujundeid. Metall säilitab elastsuse ja sitkuse.

Erinevate metallide kuumtöötlemiseks vajalik keskmine sepistamistemperatuur on:

Teras kuni 1150 kraadi C

Alumiiniumsulam 360 kuni 520 kraadi C

Vasesulam 700 kuni 800 kraadi C

Mõne metalli, näiteks ülilegeerterase sepistamiseks kasutatakse kuumsepistamist, mida nimetatakse isotermiliseks sepistamiseks.

Siin kuumutatakse vorm tooriku lähedase temperatuurini, et vältida osade pinnajahtumist sepistamise käigus. Sepistamist teostatakse mõnikord kontrollitud atmosfääris, et minimeerida oksiidikatla teket.

Üldiselt valmistatakse keerulisi detaile kuumpurustusmeetodil, kuna see võimaldab materjalil plastilises olekus deformeeruda ja metalli on kergem töödelda.

Kuuma rubriigi puhul tuleb arvestada järgmiste teguritega:

Keeruliste osade tootmine

Keskmise ja madala täpsusega mõõtmed

Madal stress või vähene töökindlus

Ühtlane tera struktuur

Suurenenud elastsus

Kuuma rubriigi puudused hõlmavad järgmist:

Vähem täpsed tolerantsid

Materjal võib jahtumise ajal väänduda

Metalli terastruktuuri muutmine

Võimalik reaktsioon ümbritseva atmosfääri ja metalli vahel

Külmvormimine (või külmvormimine)

Külmsuunamine põhjustab metalli deformeerumist allpool kristallisatsioonipunkti. Külmsuunamine vähendab elastsust ning parandab tõmbetugevust ja voolavustugevust. Külm peatamine toimub tavaliselt toatemperatuuril.

Kõige tavalisem metall külmotsingu rakendustes on tavaliselt süsinikteras või süsiniku legeerteras. Külmsuunamine on tavaliselt suletud stantsiprotsess.

Külmotsimine on tavaliselt odavam kui kuumtöötlus ja lõpptoode vajab vähe viimistlemist. Metalli tugevuse parandamise tõttu külmtöötluse abil saab mõnikord kasutada madalama kvaliteediga materjale detailide tootmiseks, mida ei saa töödelda ega kuumtöödelda.

Külmsuunamine on ka vähem reostustundlik ja viimane osa on parema pinnakattega.

Puuduste hulka kuuluvad:

Metallpind peab enne sepistamist olema puhas ja oksiidikatlakivivaba

Metalli halb plastilisus

Võib tekkida jääkstress

Vaja on raskemat ja suuremat varustust

Vaja suurema tugevusega vormi

Soe häiriv

Soe ärritus viiakse läbi rekristallisatsiooni temperatuurist madalamal, kuid toatemperatuurist kõrgemal, ületades kuuma ja külma ärrituse puudused ja saavutades selle eelised.

Väikese koguse oksiidkatla teket saab kontrollida täpsemalt kui kuuma suunaga. Võrreldes külmotsinguga on töötlemiskulud madalamad ja ka tootmiseks vajalik surve väiksem.

Võrreldes külmtöötlemisega väheneb töökõvenemine ja paraneb elastsus.