Yhteenveto Cold Heading -tiedosta, laita se nopeasti pois!

Kylmäpäällystys (ekstruusio) kuuluu metallin painekäsittelyyn ja on yksi leikkaamattomista metallin painekäsittelyprosesseista.

Tuotannossa normaalissa lämpötilassa metalliin kohdistetaan ulkoinen voima sen muodostamiseksi ennalta määrättyyn muottiin. Tätä menetelmää kutsutaan yleensä kylmäpääsyksi (ekstruusio).

Kiinnittimien muovausprosessissa kylmäpäällystystekniikka (ekstruusio) on pääkäsittelytekniikka. Kylmäpäätekniikka soveltuu parhaiten valmistukseenpultit, ruuvit, mutterit ja niitit.

Nykyään Xiao Bian esittelee kylmäsuunnan peruskäsitteen, kylmäsuulakepuristuksen kehityshistorian, kylmän otsakkeen edut ja haitat sekä kylmän otsakkeen, kuuman otsakkeen ja lämpimän otsakkeen vertailun.

Kylmän otsikon peruskäsite

Kylmäsuulakepuristus (ekstruusio) on tärkeä osa tarkkuusmuovisen tilavuuden muovausteknologiaa. Kylmäsuulakepuristus tarkoittaa metalliaihion laittamista muotin onteloon kylmässä tilassa, jolloin metallimateriaali pakotetaan tuottamaan muovivirtausta voimakkaan paineen ja tietyn nopeuden vaikutuksesta, jotta saadaan vaadittu muoto, koko ja tietyt mekaaniset ominaisuudet ekstruusioosille. .

On selvää, että kylmäsuulakepuristusprosessi perustuu muotiin, joka ohjaa metallivirtausta, ja luottaa metallitilavuuden massiiviseen siirtoon osien muodostamiseksi.

Itse asiassa minkä tahansa kiinnittimen muovaus voidaan toteuttaa paitsi kylmäpäällä, myös eteen- ja taaksepäin suulakepuristamalla, yhdistelmäekstruusiolla, lävistämällä, valssaamalla ja muilla muodonmuutosmenetelmillä muodonmuutosten häiritsemisen lisäksi.

Siksi termi "kylmä nimike" tuotannossa on vain tavanomainen termi. Tarkemmin sanottuna sitä pitäisi kutsua "kylmäsuuntaiseksi (ekstruusio)".

Modernin kylmäpuristuksen kehityshistoria

Moderni kylmäpuristustekniikka sai alkunsa 1700-luvun lopulla. Ranskalaiset aloittivat kylmäsuulakepuristuksen suulakepuristamalla lyijyä pienistä rei'istä luodeiksi Ranskan vallankumouksen aikana.

Vuonna 1830 jotkut ranskalaiset alkoivat käyttää mekaanisia puristimia lyijy- ja tinaputkien valmistukseen käänteisekstruusiolla.

Vuonna 1906 Yhdysvalloissa joku on hankkinut patenttioikeuden eteenpäin suulakepuristetun onton kupin aihioon valmistaakseen messinkipukunappeja.

Amerikkalaisten vuonna 1909 patentoima Hooker-menetelmä on eteenpäin menevä ekstruusiomenetelmä. Metallin virtaussuunta on sama kuin lävistyksen suulakepuristussuunta. Se kehitettiin vuoden 1906 patentin oston jälkeen. Patentissa oleva kuppiaihio on valmistettu syvävetomenetelmällä.

Ensimmäisessä maailmansodassa messinkisen patruunakotelon valmistuksessa käytettiin Hooker-menetelmää. Vuonna 1934 ennen toista maailmansotaa saksalaiset käyttivät tätä menetelmää teräspatruunan kotelon koevalmistukseen, mutta epäonnistuivat vakavan lämpöadheesion vuoksi.

Vasta toisen maailmansodan puolivälissä ekstruusiomenetelmä onnistui teräspatruunan kotelon valmistuksessa, koska käytettiin uutta pintavoitelumenetelmää - fosfaattikalvon muodostamista työkappaleen pintaan.

Siitä lähtien kylmäpuristusteknologiasta on tullut käytännöllistä ja siitä on tullut yleisimmin käytetty menetelmä kylmätaontatekniikassa.

1960-luvulla Japanin autoteollisuuden kasvu loi suotuisat olosuhteet kylmäpuristustekniikan kehitykselle. Kylmäpuristuslaitteiden näkökulmasta lähtien Japanin ensimmäisen 2000kN PK-tarkkuuspuristimen (kyynärpääpuristimen) valmisti japanilainen Keida Corporation vuonna 1933, PK-sarjan puristimia on valmistettu tähän mennessä yli 2000 kappaletta.

Autoteollisuuden kehittyessä tarkkuuspuristimien kysyntä tulee yhä kiireellisemmäksi. Huida Co., Ltd. on myös kehittänyt erilaisia ​​taontapuristimia.

Samaan aikaan japanilainen Komatsu on kehittänyt tavoitteekseen LIC- ja LZC-sarjan kylmätaontapuristimet, joilla on korkea tarkkuus ja helppokäyttöisyys.

Kylmäsuulakepuristustuotteiden näkökulmasta Japani kylmäpursoi onnistuneesti 1970-luvulla käynnistyskytkinvaihteen, vetoakselin uran ja laturin napaytimen. 1980-luvulla se myös kylmäpursoi onnistuneesti suuria, korkean tarkkuuden vakionopeuspallon ulkokehää, sisäkehitystä, poikkiakselia, autojen tasauspyörästöä ja muita erittäin tarkkoja osia. Se on vaikuttanut merkittävästi japanilaisten autojen suorituskykyyn ja tuotantokustannusten alentamiseen.

Kiinan kylmäpuristusteknologialla on samanlainen aloitusaika kuin Japanissa. 1970-luvulla Kiinassa edistettiin alijäähdytettyä suulakepuristustekniikkaa polkupyörien, autojen sähkölaitteiden ja muiden tuotteiden erätuotannossa, ja se kehitti menestyksekkäästi käynnistysvaihteen suulakepuristusmuovausta ja laittoi sen erätuotantoon.

Joukkoa teknisiä ongelmia, kuten prosessi, laitteet, materiaalit, muotit, voitelu, automaatiolaitteet ja aihion alkuperäinen koko, alkuperäinen tila ja jälkikäsittely, ei kuitenkaan ole pohjimmiltaan ratkaistu, joten sitä ei ole juurikaan kehitetty. 1980-luvulla kodinkoneiden sekä auto- ja moottoripyöräteollisuuden nopean kehityksen, kylmäekstruusioprosessilaitteiden ja tuotantoteknologian käyttöönoton, sulatuksen ja imeytymisen myötä tieteelliset tutkijat voittivat monet kylmäekstruusiotekniikan ongelmat tuotantokäytännön avulla ja samalla , kylmätaontalaitteet ovat myös kehittyneet suuresti.

Tällä hetkellä Kiina on kyennyt valmistamaan kellokoteloita, polkupyörien vauhtipyöriä, keskiakseleita, tarkkuustaottuja hammaspyöriä, vakionopeuksisia yleisniveliä autoihin, polttomoottoreiden sytytystulppia ja männäntappeja, autojen nostimia, kameran osia, autojen käynnistimen suuntaholkkeja, käynnistysvaihteet jne. kylmäpuristustekniikalla, ja se on saavuttanut saman tason kotimaassa ja ulkomailla.

Kylmäpäällystysprosessin (ekstruusio) edut

Kylmäpuristustekniikka on edistynyt tuotantotekniikka, jolla on korkea tarkkuus, korkea hyötysuhde, korkea laatu ja alhainen kulutus ja jota käytetään pääasiassa pienten ja keskikokoisten takeiden laajamittaisessa tuotannossa. Muihin prosessointiprosesseihin verrattuna kylmäsuulakepuristamisella on seuraavat edut:

a) Säästä raaka-aineita. Kylmäsuulakepuristuksessa käytetään metallin plastista muodonmuutosta vaaditun muotoisten osien valmistamiseksi, mikä voi vähentää merkittävästi leikkausta ja parantaa materiaalin käyttöä. Kylmäsuulakepuristuksen materiaalin käyttöaste voi yleensä nousta yli 80 prosenttiin.

b) Parantaa työn tuottavuutta. Kylmäpuristusprosessin käyttäminen leikkaamisen sijaan osien valmistukseen voi lisätä tuottavuutta useita kertoja, kymmeniä, jopa satoja kertoja.

c) Osat voivat saavuttaa ihanteellisen pinnan karheuden ja mittatarkkuuden. Osien tarkkuus voi olla IT7~IT8 ja pinnan karheus R0.2~R0.6. Siksi kylmäsuulakepuristuksella käsiteltyjä osia leikataan harvoin uudelleen, ja ne on jauhettava vain hienoksi paikoissa, joissa on erityisiä vaatimuksia.

d) Paranna osien mekaanisia ominaisuuksia. Metallin kylmäkarkaistuminen kylmäpuristuksen jälkeen ja kohtuullisen kuituvirtausjakauman muodostuminen osien sisällä tekevät osista paljon raaka-aineita korkeamman lujuuden. Lisäksi järkevä kylmäpuristusprosessi voi muodostaa puristusjännitystä osien pintaan ja parantaa väsymislujuutta. Siksi lämpökäsittelyprosessi voidaan jättää pois joistakin osista, jotka alun perin tarvitsevat lämpökäsittelyn vahvistusta kylmäpuristusprosessin jälkeen. Jotkin osat on alun perin valmistettava lujasta teräksestä, ja ne voidaan korvata heikkolujilla teräksillä kylmäpuristusprosessin jälkeen.

e) Se voi käsitellä monimutkaisen muotoisia ja vaikeasti leikattavia osia. Kuten epäsäännöllinen leikkaus, monimutkainen sisäontelo, sisäiset hampaat ja näkymätön sisäura.

f) Pienennä osakustannuksia. Koska kylmäpuristusprosessin etuna on raaka-aineiden säästäminen, tuottavuuden parantaminen, osien leikkausmäärän vähentäminen ja korkealaatuisten materiaalien korvaaminen huonoilla materiaaleilla, osien kustannukset pienenevät huomattavasti.

Vaikeuksia kylmäpuristustekniikan soveltamisessa

1) Korkeat vaatimukset muoteille. Kylmäsuulakepuristuksen aikana aihioon kohdistuu kolmiulotteinen puristusjännitys muotissa, mikä lisää merkittävästi muodonmuutoskestävyyttä, mikä tekee muotin jännityksestä paljon suuremman kuin yleisen puristusmuotin. Teräksen kylmäpuristettaessa suuttimen jännitys saavuttaa usein 2000 MPa ~ 2500 MPa. Suuren lujuuden lisäksi muotilla tulee olla riittävä iskunkestävyys ja kulutuskestävyys. Lisäksi muotissa olevan metalliaihion voimakas plastinen muodonmuutos nostaa muotin lämpötilan noin 250-300 asteeseen. Siksi muottimateriaali tarvitsee tiettyä karkaisustabiilisuutta. Yllä olevista olosuhteista johtuen kylmäsuulakepuristusmuotin käyttöikä on paljon lyhyempi kuin meistomuotin.

2) Vaatii suurikokoisen puristimen. Aihion suuresta muodonmuutoskestävyydestä johtuen kylmäpuristuksen aikana tarvitaan satoja tai jopa tuhansia tonneja puristusta.

3) Kylmäsuulakepuristusmuotin korkeiden kustannusten vuoksi sitä voidaan yleensä soveltaa vain suuria määriä valmistettuihin osiin. Sen sopiva vähimmäiserän koko on 50000 ~ 100000 kappaletta.

4) Aihio on pintakäsiteltävä ennen ekstruusiota. Tämä ei ainoastaan ​​lisää prosessien määrää ja vie suuren tuotantoalueen, vaan vaikeuttaa myös tuotannon automatisoinnin toteuttamista.

5) Se ei sovellu erittäin lujien materiaalien käsittelyyn.

6) Kylmäpuristusosien plastisuus ja iskunkestävyys heikkenevät ja osien jäännösjännitys on suuri, mikä johtaa osien muodonmuutoksen ja korroosionkestävyyden vähenemiseen (jännityskorroosio).

Kylmäekstruusioteknologian kehityssuunta

1) Yhä vakavamman energiakriisin myötä ihmiset kiinnittävät enemmän huomiota ympäristön laatuun, ja yhä tiukempi markkinakilpailu edistää taontatuotannon kehittymistä korkean hyötysuhteen, korkean laadun, jalostuksen, energiansäästön ja materiaalinsäästön suuntaan. Siksi ekstruusiolla ja muilla teknologisilla keinoilla valmistettujen jalostettujen takeiden tuotanto kehittyy suuresti markkinakilpailussa.

2) Kun autoa kehitetään kevyen painon, suuren nopeuden ja sileyden suuntaan, asetetaan korkeammat vaatimukset takomoiden mittatarkkuudelle, painotarkkuudelle ja mekaanisille ominaisuuksille. Esimerkiksi ison ja pienen pään välistä virhettä koskevien vaatimusten lisäksi auton moottorin jokaisen kiertokangastaon painovirheen tulee olla enintään 8 g. Uusien tuotteiden korkeat vaatimukset edistävät hienostuneen tuotantoteknologian kehitystä.

3) Erikoistunut ja laajamittainen tuotannon organisointi on edelleen kylmäpuristustuotannon kehityssuunta ja trendi. Ranskassa takomoita suulakepuristusprosessilla valmistavien ammattimaisten valmistajien kokonaistyön tuottavuus vuosina 1991–1994, eli suulakepuristettujen osien tuotanto- ja tuotantoarvo henkilöä kohden, on korkeampi kuin yleisten valmistajien, jotka tuottavat takokappaleita tai vapaita takoja. Otetaan esimerkkinä vuosi 1994, ammattimaisten valmistajien suulakepuristusosien tuotanto henkeä kohden oli 51024KG, jolloin tuotantoarvo oli 775688 frangia. Samalla ajanjaksolla suulakepuristeja valmistavien valmistajien keskimääräinen tuotanto henkeä kohti oli vain 39344KG, tuotannon arvo 592384 frangia, mikä oli vain 77,1 prosenttia ja 76,37 prosenttia ammattimaisista suulakepuristusosien valmistajista. Verrattuna ilmaiseen taontatehtaan se on alhaisempi.

4) Erityisestä suulakepuristuskoneesta tulee kehitystrendi. Keskikokoisten ja pienten takeiden jalostetun tuotannon kehittämisen sekä kylmä- ja lämminsuulakepuristusprosessien edistämisen ja soveltamisen myötä tietyille takomoille suunniteltuja ja valmistettuja moniasemaisia ​​kylmäekstruusiopuristimet, tarkkuuspuristimet ja erikoiskoneet kehittyvät suuresti.

Yleiset suulakepuristusmenetelmät voidaan jakaa seuraaviin luokkiin

a) Eteenpäin ekstruusion aikana metallin virtaussuunta on yhdenmukainen meistin liikesuunnan kanssa. Eteenpäin suulakepuristus voidaan jakaa kahteen tyyppiin: kiinteä eteenpäin suulakepuristus ja ontto eteenpäin ekstruusio. Eteenpäin suulakepuristusmenetelmällä voidaan tuottaa erimuotoisia kiinteitä ja onttoja osia, kuten ruuveja, tuurnaa, putkia ja patruunakoteloita.

b) Takaisinpuristus: Suulakepuristuksen aikana metallin virtaussuunta on vastakkainen meistin liikesuuntaan nähden. Takapuristimella voidaan valmistaa erilaisia ​​poikkileikkausmuotoisia kupin muotoisia osia, kuten instrumenttikotelo, yleisnivelen laakeriholkki jne.

c) Seosekstruusio: Suulakepuristuksen aikana osa aihion metallin virtaussuunnasta on sama kuin meistin liikesuunta, kun taas toinen osa metallin virtaussuunnasta on vastakkainen meistin liikesuuntaan nähden. Yhdistetty suulakepuristusmenetelmä voi tuottaa kaksinkertaisen kupin osia, voi myös tuottaa kupin ja sauvan osia.

e) Halkaisijaltaan pienentynyt suulakepuristus on eräänlainen epänormaali eteenpäin suuntautuva suulakepuristusmenetelmä, jolla on pieni muodonmuutos, ja aihioosa pienenee vain hieman. Sitä käytetään pääasiassa porrastettujen akseliosien valmistukseen, joiden halkaisija ero on pieni, ja syväreikäisten kuppiosien viimeistelyprosessina.

Yllä olevien suulakepuristusmenetelmien yhteisenä piirteenä on, että kultalastujen virtaussuunta on samansuuntainen lävistysakselin kanssa, joten sitä voidaan kutsua yhteisesti aksiaalipuristusmenetelmäksi. Lisäksi on olemassa säteittäinen suulakepuristus ja häiritsevä ekstruusio.

Kylmäekstruusio-, kuumaekstruusio- ja lämminsuulakepuristuksen vertailu

a) Vaikka kylmäpuristusmenetelmällä on monia etuja, suuri muodonmuutoskestävyys rajoittaa osien kokoa ja rajoittaa myös kylmäpuristustekniikan käyttöä materiaaleille, joilla on suuri muodonmuutoskestävyys.

b) Vaikka kuumapuristusmuovausmenetelmä voi vähentää materiaalin muodonmuutoskestävyyttä, se voi heikentää tuotteen mittatarkkuutta ja pinnan laatua kuumentamisen aiheuttamien hapettumis-, hiilenpoisto- ja lämpölaajenemisongelmien vuoksi. Siksi se vaatii yleensä paljon koneistusta ennen kuin sitä voidaan käyttää lopputuotteena.

c) Lämmin ekstruusiomenetelmä on lämmittää aihio sopivaan lämpötilaan, joka on metallin uudelleenkiteytyslämpötilan alapuolella ekstruusiota varten. Metallin kuumentamisen ansiosta aihion muodonmuutoskestävyys pienenee, muovaus on helppoa, puristimen vetoisuutta voidaan myös vähentää ja muotin käyttöikä pidentää. Se eroaa kuitenkin kuumasuulakepuristamisesta, koska hapettumisen ja hiilenpoiston mahdollisuus on pieni, kun sitä kuumennetaan matalalla lämpötila-alueella, eivätkä tuotteen mekaaniset ominaisuudet poikkea kylmäpuristuksen vastaavista. Erityisesti materiaalit, joita on vaikea työstää huoneenlämmössä, kuten ruostumaton teräs, korkeahiilinen teräs, jotkut teräkset, joissa on korkea kromipitoisuus, ja superseokset, jotka saostavat kovettuneet faasit, voivat tulla työstettäviksi tai helposti työstettäviksi lämpimän ekstruusion aikana.

d) Lämmin suulakepuristus ei sovellu vain vaikeasti prosessoitaville materiaaleille, joilla on korkea muodonmuutoskestävyys, vaan myös matalahiiliselle teräkselle, joka soveltuu kylmäekstruusioon, koska lämpimällä suulakepuristimella on etuna jatkuvan tuotannon helpottaminen. Kylmäsuulakepuristuksen aikana, mukaan lukien vähähiilisen teräksen kylmäsuulakepuristus, esipehmennyshehkutus vaaditaan yleensä ennen käsittelyä, ja hehkutusta tarvitaan myös kylmäekstruusioprosessien välillä. Passivointikäsittely tulee suorittaa ennen kylmäekstruusiota. Tämä vaikeuttaa jatkuvan tuotannon järjestämistä. Lämminekstruusiossa voidaan välttää esipehmennyshehkutus ja eri prosessien välinen hehkutus sekä pintakäsittely, mikä mahdollistaa jatkuvan mikrorakenteen tuotannon. Ainakin monia apuprosesseja voidaan vähentää.

e) Lämmin ekstruusio voi aiheuttaa suuria muodonmuutoksia, mikä voi vähentää prosessien määrää. Myös stanssauskustannuksia voidaan vähentää huomattavasti, ja kalliiden ja erittäin jäykkien taontalaitteiden sijaan voidaan käyttää yleistaontalaitteita. Joten vaikka lämpimän suulakepuristuksen on lämmitettävä metalli, kokonaiskäsittelykustannukset ovat suhteellisen halpoja, varsinkin kun valmistetaan ei-akselisymmetrisiä muotoiltuja osia monimutkaisilla prosesseilla, lämmin suulakepuristus voi toimia tehtävässään.

f) Tällä hetkellä lämminsuulakepuristuksessa käytetty voiteluaine ei ole täysin tyydyttävä. Samaan aikaan käsittelystä puuttuu myös käytännön tietoa, ja ratkaistavana on monia teknisiä ongelmia.

Kiinnittimien kuuma- ja kylmämuokkausprosessien vertailu

Kuuma ärsyttävää

Kuumamuokkausprosessissa aihio kuumennetaan induktiolla tai taontauunissa tai uunissa metallin kiteytymispisteen yläpuolelle.

Tämä äärimmäisen korkea lämpötila on välttämätön metallin jännityskovettumisen välttämiseksi muodonmuutoksen aikana. Koska metalli on muotoilutilassa, se voi tehdä melko monimutkaisia ​​muotoja. Metalli säilyttää sitkeyden ja sitkeyden.

Keskimääräinen taontalämpötila, joka vaaditaan eri metallien kuumakäsittelyyn, on:

Teräs 1150 asteeseen asti

Alumiiniseos 360 - 520 astetta C

Kupariseos 700-800 astetta

Joidenkin metallien, kuten superseosteräksen, takomiseksi käytetään kuumamuokkausta, jota kutsutaan isotermiseksi takomiseksi.

Tässä muotti kuumennetaan aihion lähellä olevaan lämpötilaan, jotta vältetään osien pinnan jäähtyminen taontaprosessin aikana. Takominen suoritetaan joskus kontrolloidussa ilmakehässä oksidihilseen muodostumisen minimoimiseksi.

Yleisesti ottaen monimutkaiset osat valmistetaan kuumamuokkauksella, koska se mahdollistaa materiaalin muodonmuutoksen plastisessa tilassaan ja metallia on helpompi käsitellä.

Kuuma otsikko huomioon ottavia tekijöitä ovat:

Monimutkaisten osien valmistus

Keski- ja matalan tarkkuuden mitat

Alhainen stressi tai alhainen kovettumisaste

Tasainen jyvärakenne

Lisääntynyt taipuisuus

Kuuman otsikon haittoja ovat:

Vähemmän tarkat toleranssit

Materiaali voi vääntyä jäähtymisen aikana

Metallin raerakenteen muuttaminen

Mahdollinen reaktio ympäröivän ilmakehän ja metallin välillä

Kylmämuovaus (tai kylmämuovaus)

Kylmäsuuntaus saa metallin deformoitumaan kiteytymispisteensä alapuolella. Kylmäsuuntaus vähentää taipuisuutta ja parantaa vetolujuutta ja myötölujuutta. Kylmäleikkaus suoritetaan yleensä huoneenlämmössä.

Yleisin metalli kylmäpäätesovelluksissa on yleensä hiiliteräs tai hiiliseosteräs. Kylmäsuuntaus on yleensä suljettu muottiprosessi.

Kylmäpäällystys on yleensä halvempaa kuin kuumapäättely, ja lopputuote vaatii vähän viimeistelyä. Koska metallin lujuus on parantunut kylmäpäällystyksellä, huonompilaatuisia materiaaleja voidaan joskus käyttää sellaisten osien valmistukseen, joita ei voida koneistaa tai kuumapäätä.

Kylmäsuuntainen on myös vähemmän altis saastumiselle, ja loppuosan pintakäsittely on parempi.

Haittoja ovat mm.

Metallipinnan tulee olla puhdas ja vapaa oksidihilseestä ennen taontaa

Metallin huono sitkeys

Jäännösstressiä voi esiintyä

Tarvitsee raskaampia ja isompia laitteita

Tarvitset vahvemman muotin

Lämmin ärsyttävä

Lämmitys suoritetaan uudelleenkiteytyslämpötilan alapuolella, mutta huoneenlämpötilan yläpuolella, jolloin voidaan voittaa kuuman ja kylmän ärsytyksen haitat ja saada sen etuja.

Pienen määrän oksidihilseä muodostumista voidaan hallita tarkemmin kuin kuumasuuntausta. Kylmäpäällykseen verrattuna jalostuskustannukset ovat alhaisemmat ja valmistukseen vaadittava paine on myös pienempi.

Kylmämuokkaukseen verrattuna työkarkaisu vähenee ja sitkeys paranee.