Aukstā virziena veidošanas zināšanu kopsavilkums, ātri nolieciet to prom!

Aukstā apgriešana (ekstrūzija) pieder pie metāla spiediena apstrādes un ir viens no negriešanas metāla spiediena apstrādes procesiem.

Ražošanā normālā temperatūrā metālam tiek pielikts ārējs spēks, veidojot to iepriekš noteiktā veidnē. Šo metodi parasti sauc par auksto virzienu (ekstrūziju).

Stiprinājumu formēšanas procesā galvenā apstrādes tehnoloģija ir aukstās griešanas (ekstrudēšanas) tehnoloģija. Aukstās galviņas tehnoloģija ir vispiemērotākā ražošanaiskrūves, skrūves, uzgriežņi un kniedes.

Šodien Xiao Bian iepazīstina ar aukstās pozīcijas pamatjēdzienu, aukstās ekstrūzijas attīstības vēsturi, aukstās pozīcijas priekšrocībām un trūkumiem, kā arī aukstās, karstās un siltās pozīcijas salīdzinājumu.

Aukstās pozīcijas pamatjēdziens

Aukstā apgriešana (ekstrūzija) ir svarīga precīzas plastmasas tilpuma veidošanas tehnoloģijas sastāvdaļa. Aukstā ekstrūzija attiecas uz metāla sagataves ievietošanu veidnes dobumā aukstā stāvoklī, piespiežot metāla materiālu radīt plastmasas plūsmu spēcīga spiediena un noteikta ātruma ietekmē, lai iegūtu nepieciešamo formu, izmēru un noteiktas ekstrūzijas daļu mehāniskās īpašības. .

Acīmredzot aukstās ekstrūzijas process ir atkarīgs no veidnes, lai kontrolētu metāla plūsmu, un paļaujas uz masīvu metāla tilpuma pārnešanu, veidojot detaļas.

Faktiski jebkura stiprinājuma formēšana var tikt realizēta ne tikai ar aukstu virzienu, bet arī ar ekstrūzijas uz priekšu un atpakaļgaitu, kombinētās ekstrūzijas, caurumošanas, velmēšanas un citām deformācijas metodēm papildus deformācijas izjaukšanai.

Tāpēc termins "aukstā pozīcija" ražošanā ir tikai ierasts termins. Precīzāk, to vajadzētu saukt par "auksto virzienu (ekstrudēšanu)".

Mūsdienu aukstās ekstrūzijas attīstības vēsture

Mūsdienu aukstās ekstrūzijas tehnoloģija aizsākās 18. gadsimta beigās. Franči franču revolūcijas laikā sāka auksto ekstrūzijas metodi, izspiežot svinu no maziem caurumiem lodēs.

1830. gadā daži cilvēki Francijā sāka izmantot mehāniskās preses, lai ražotu svina un skārda caurules ar reversās ekstrūzijas palīdzību.

1906. gadā, lai Amerikas Savienotajās Valstīs ražotu misiņa uzvalku pogas, kāds ir ieguvis patenta tiesības uz priekšējās ekstrūzijas dobās kausa sagatavi.

Hukera metode, ko amerikāņi patentēja 1909. gadā, ir štancēšanas ekstrūzijas metode uz priekšu. Metāla plūsmas virziens ir tāds pats kā štancēšanas ekstrūzijas virziens. Tas tika izstrādāts pēc 1906. gada patenta iegādes. Patentā ietvertā krūzes sagatave ir izgatavota ar dziļās vilkšanas metodi.

Pirmajā pasaules karā misiņa patronas korpusa izgatavošanai tika izmantota Hukera metode. 1934. gadā pirms Otrā pasaules kara vācieši izmantoja šo metodi tērauda patronas korpusa izmēģinājuma ražošanā, taču tas neizdevās nopietnās termiskās saķeres dēļ.

Tikai Otrā pasaules kara vidū ar ekstrūzijas metodi veiksmīgi izdevās izgatavot tērauda patronas korpusu, jo tika izmantota jauna virsmas eļļošanas apstrādes metode - uz sagataves virsmas izveidot fosfāta plēvi.

Kopš tā laika aukstās ekstrūzijas tehnoloģija ir kļuvusi praktiska un kļuvusi par visplašāk izmantoto metodi aukstās kalšanas tehnoloģijā.

Sešdesmitajos gados Japānas automobiļu rūpniecības izaugsme radīja labvēlīgus apstākļus aukstās ekstrūzijas tehnoloģijas attīstībai. No aukstās ekstrūzijas iekārtu viedokļa, kopš Japānas pirmo 2000 kN PK precīzās preses (elkoņa presi) ražoja Japānas Keida Corporation 1933. gadā, līdz šim ir saražotas vairāk nekā 2000 PK sērijas preses.

Attīstoties automobiļu rūpniecībai, pieprasījums pēc augstas precizitātes preses kļūst arvien aktuālāks. Uzņēmums Huida Co., Ltd ir arī izstrādājis dažādas kalšanas preses.

Tajā pašā laikā Japānas Komatsu kā mērķi ir izstrādājis LIC un LZC sērijas aukstās kalšanas preses ar augstu precizitāti un vieglu darbību.

No aukstās ekstrūzijas produktu viedokļa Japāna 70. gados veiksmīgi auksti ekstrudēja palaišanas sajūga zobratu, piedziņas vārpstas spraugu un ģeneratora pola serdi. Astoņdesmitajos gados tas arī veiksmīgi auksti ekstrudēja lielas augstas precizitātes nemainīga ātruma lodītes ārējās sacīkstes, iekšējās sacīkstes, šķērsvārpstu, automašīnu diferenciālo konisko zobratu un citas augstas precizitātes daļas. Tas ir devis lielu ieguldījumu japāņu automašīnu augstajā veiktspējā un ražošanas izmaksu samazināšanā.

Aukstās ekstrūzijas tehnoloģijai Ķīnā ir līdzīgs sākuma laiks kā Japānā. 1970. gados Ķīna izmantoja pārdzesētas ekstrūzijas tehnoloģiju popularizēšanu velosipēdu, automobiļu elektroierīču un citu produktu sērijveida ražošanā, kā arī veiksmīgi attīstīja starta mehānisma ekstrūzijas formēšanu un ievietoja to sērijveida ražošanā.

Tomēr virkne tehnisku problēmu, piemēram, process, aprīkojums, materiāli, veidnes, eļļošana, automatizācijas ierīces un sagataves sākotnējais izmērs, sākotnējais stāvoklis un pēcapstrāde, nav fundamentāli atrisinātas, tāpēc tā nav īpaši attīstīta. Astoņdesmitajos gados, strauji attīstoties sadzīves tehnikai un automobiļu un motociklu rūpniecībai, ieviešot, sagremojot un absorbējot aukstās ekstrūzijas procesa iekārtas un ražošanas tehnoloģijas, zinātniskie pētnieki ar ražošanas praksi pārvarēja daudzas aukstās ekstrūzijas tehnoloģijas problēmas, un tajā pašā laikā. , arī aukstās kalšanas iekārtas ir ievērojami attīstījušās.

Pašlaik Ķīna ir spējusi ražot pulksteņu korpusus, velosipēdu spararatus, centrālās vārpstas, precīzi kaltus zobratus, konstanta ātruma kardānus automašīnām, aizdedzes sveces un virzuļu tapas iekšdedzes dzinējiem, automašīnu svirus, kameru daļas, automašīnu startera virziena uzmavas, palaišanas zobrati utt. ar aukstās ekstrūzijas tehnoloģiju, un ir sasnieguši tādu pašu līmeni gan mājās, gan ārzemēs.

Aukstās apgriešanas (ekstrūzijas) procesa priekšrocības

Aukstās ekstrūzijas tehnoloģija ir progresīva ražošanas tehnoloģija ar augstu precizitāti, augstu efektivitāti, augstu kvalitāti un zemu patēriņu, ko galvenokārt izmanto mazo un vidējo kalumu lielapjoma ražošanā. Salīdzinot ar citiem apstrādes procesiem, aukstajai ekstrūzijai ir šādas priekšrocības:

a) Taupiet izejvielas. Aukstā ekstrūzija ir metāla plastiskās deformācijas izmantošana, lai izgatavotu nepieciešamās formas detaļas, kas var ievērojami samazināt griešanu un uzlabot materiāla izmantošanu. Aukstās ekstrūzijas materiālu izmantošanas līmenis parasti var sasniegt vairāk nekā 80 procentus.

b) Uzlabot darba ražīgumu. Izmantojot aukstās ekstrūzijas procesu, nevis griešanas detaļu ražošanā, produktivitāti var palielināt vairākas reizes, desmitiem reižu, pat simtiem reižu.

c) Detaļas var iegūt ideālu virsmas raupjumu un izmēru precizitāti. Detaļu precizitāte var sasniegt IT7 ~ IT8, un virsmas raupjums var sasniegt R0.2~R0.6. Tāpēc daļas, kas apstrādātas ar aukstu ekstrūzijas metodi, tiek reti sagrieztas no jauna, un tās ir tikai smalki jāsasmalcina vietās, kur ir īpašas prasības.

d) Uzlabot detaļu mehāniskās īpašības. Metāla aukstuma sacietēšana pēc aukstās ekstrūzijas un saprātīga šķiedru plūsmas sadalījuma veidošanās detaļu iekšpusē padara detaļu stiprību daudz augstāku nekā izejvielu stiprību. Turklāt saprātīgs aukstās ekstrūzijas process var radīt spiedes spriegumu uz detaļu virsmas un uzlabot noguruma izturību. Tāpēc dažām daļām, kurām sākotnēji ir nepieciešama termiskās apstrādes nostiprināšana pēc aukstās ekstrūzijas procesa, termiskās apstrādes procesu var izlaist. Dažas detaļas sākotnēji ir jāizgatavo no augstas stiprības tērauda, ​​un pēc aukstās ekstrūzijas procesa tās var aizstāt ar zemas stiprības tēraudu.

e) Tas var apstrādāt detaļas ar sarežģītu formu un grūti sagriežamas. Piemēram, neregulāra daļa, sarežģīts iekšējais dobums, iekšējie zobi un neredzama iekšējā rieva.

f) Samaziniet detaļu izmaksas. Tā kā aukstās ekstrūzijas procesa priekšrocības ir izejvielu taupīšana, produktivitātes uzlabošana, detaļu griešanas apjoma samazināšana un augstas kvalitātes materiālu aizstāšana ar sliktiem materiāliem, detaļu izmaksas ir ievērojami samazinātas.

Grūtības aukstās ekstrūzijas tehnoloģijas pielietošanā

1) Augstas prasības veidnēm. Aukstās ekstrūzijas laikā sagatave tiek pakļauta trīsdimensiju spiedes spriegumam presformā, kas ievērojami palielina deformācijas pretestību, kas padara presformas spriegumu daudz lielāku nekā vispārējā štancēšanas veidnē. Tērauda aukstās ekstrūzijas laikā veidnes spriegums bieži sasniedz 2000 MPa ~ 2500 MPa. Papildus augstajai izturībai veidnei jābūt arī pietiekamai triecienizturībai un nodilumizturībai. Turklāt veidnē esošā metāla sagataves spēcīgā plastiskā deformācija paaugstinās veidnes temperatūru līdz aptuveni 250–300 grādiem. Tāpēc veidņu materiālam ir nepieciešama noteikta rūdīšanas stabilitāte. Iepriekš minēto apstākļu dēļ aukstās ekstrūzijas formas kalpošanas laiks ir daudz mazāks nekā štancēšanas veidnes kalpošanas laiks.

2) Nepieciešama liela tonnāžas prese. Sagataves lielās deformācijas pretestības dēļ aukstās ekstrūzijas laikā ir nepieciešami simtiem vai pat tūkstošiem tonnu preses.

3) Aukstās ekstrūzijas presformas augsto izmaksu dēļ tas parasti ir piemērojams tikai detaļām, kas ražotas lielos daudzumos. Tā piemērotais minimālais partijas lielums ir 50000 ~ 100000 gab.

4) Pirms ekstrūzijas sagataves virsma ir jāapstrādā. Tas ne tikai palielina procesu skaitu un aizņem lielu ražošanas platību, bet arī apgrūtina ražošanas automatizācijas realizāciju.

5) Tas nav piemērots augstas stiprības materiālu apstrādei.

6) Aukstās ekstrūzijas detaļu plastika un triecienizturība kļūst slikta, un detaļu atlikušais spriegums ir liels, kas samazinās detaļu deformāciju un izturību pret koroziju (sprieguma korozija).

Aukstās ekstrūzijas tehnoloģijas attīstības tendence

1) Pieaugot arvien nopietnākai enerģētikas krīzei, cilvēki vairāk uzmanības pievērsīs vides kvalitātei, un arvien sīvākā tirgus konkurence veicinās kalšanas ražošanas attīstību augstas efektivitātes, augstas kvalitātes, pilnveidošanas, enerģijas taupīšanas un materiālu taupīšanas virzienā. Tāpēc ar ekstrūzijas un citiem tehnoloģiskiem līdzekļiem ražoto rafinēto kalumu izlaide tirgus konkurencē ievērojami attīstīsies.

2) Attīstoties automašīnām vieglā svara, liela ātruma un gluduma virzienā, tiek izvirzītas augstākas prasības kalumu izmēru precizitātei, svara precizitātei un mehāniskajām īpašībām. Piemēram, papildus prasībām par kļūdu starp lielo un mazo galu, arī katra klaņa kaluma svara kļūdai auto dzinējam ir jābūt ne lielākai par 8g. Jauno produktu augstās prasības veicinās rafinētas ražošanas tehnoloģijas attīstību.

3) Specializēta un liela mēroga ražošanas organizācija joprojām ir aukstās ekstrūzijas ražošanas attīstības virziens un tendence. Francijā profesionālu ražotāju, kas ražo kalumus ar ekstrūzijas procesu no 1991. līdz 1994. gadam, kopējā darba ražīgums, tas ir, ekstrūzijas detaļu izlaide un izlaides vērtība uz vienu cilvēku, ir augstāka nekā vispārējiem ražotājiem, kas ražo presētus vai brīvus kalumus. Piemēram, 1994. gadu, profesionālu ražotāju ekstrūzijas detaļu izlaide uz vienu iedzīvotāju bija 51024 KG, radot izlaides vērtību 775688 franku apmērā. Tajā pašā laika posmā kalumus ražojošo ražotāju vidējā izlaide uz vienu cilvēku bija tikai 39344KG ar izlaides vērtību 592384 franki, kas bija tikai 77,1 procenti un 76,37 procenti no profesionāliem ekstrūzijas detaļu ražotājiem. Salīdzinot ar bezmaksas kalšanas rūpnīcu, tas ir zemāks.

4) Īpaša ekstrūzijas mašīna kļūs par attīstības tendenci. Attīstoties rafinētai vidējo un mazo kalumu ražošanai un veicinot un pielietojot aukstās ekstrūzijas un siltās ekstrūzijas procesus, tiks ievērojami attīstītas vairāku staciju aukstās ekstrūzijas preses, precīzās preses un īpašas mašīnas, kas paredzētas un ražotas noteiktiem kalumiem.

Izplatītās ekstrūzijas metodes var iedalīt šādās kategorijās

a) Ekstrūzijas uz priekšu laikā metāla plūsmas virziens atbilst perforatora kustības virzienam. Ekstrūzija uz priekšu var iedalīt divos veidos: cietā ekstrūzija uz priekšu un doba ekstrūzija uz priekšu. Ar ekstrūzijas metodi uz priekšu var iegūt dažādas formas cietas un dobas daļas, piemēram, skrūves, stieņus, caurules un kārtridžu korpusus.

b) Ekstrūzija atpakaļ: ekstrūzijas laikā metāla plūsmas virziens ir pretējs perforatora kustības virzienam. Atpakaļekstrūziju var izmantot, lai ražotu kausveida detaļas ar dažādu šķērsgriezuma formu, piemēram, instrumentu korpusu, kardānveida savienojuma gultņa uzmavu utt.

c) Saliktā ekstrūzija: ekstrūzijas laikā daļa no sagataves metāla plūsmas virziena ir tāda pati kā perforatora kustības virziens, bet otra metāla plūsmas virziena daļa ir pretēja perforatora kustības virzienam. Saliktā ekstrūzijas metode var ražot dubultās krūzes daļas, kā arī var ražot kausu un stieņu daļas.

e) Ekstrūzija ar samazinātu diametru ir sava veida neparasta ekstrūzijas metode uz priekšu ar nelielu deformāciju, un tukšā daļa ir tikai nedaudz samazināta. To galvenokārt izmanto pakāpju vārpstas detaļu ražošanai ar nelielu diametra atšķirību un kā dziļurbumu kausu detaļu apdares procesu.

Iepriekšminēto ekstrūzijas metožu kopīgā iezīme ir tāda, ka zelta skaidu plūsmas virziens ir paralēls perforācijas asij, tāpēc to var kopīgi saukt par aksiālās ekstrūzijas metodi. Turklāt ir radiālā ekstrūzija un traucējošā ekstrūzija.

Aukstās ekstrūzijas, karstās ekstrūzijas un siltās ekstrūzijas salīdzinājums

a) Lai gan aukstās ekstrūzijas metodei ir daudz priekšrocību, lielā deformācijas pretestība ierobežo detaļu izmēru, kā arī ierobežo aukstās ekstrūzijas tehnoloģijas izmantošanu materiāliem ar lielu deformācijas pretestību.

b) Lai gan karstās ekstrūzijas formēšanas metode var samazināt materiāla deformācijas pretestību, tā var samazināt izstrādājuma izmēru precizitāti un virsmas kvalitāti oksidācijas, dekarburizācijas un termiskās izplešanās problēmu dēļ, ko izraisa karsēšana. Tāpēc parasti ir nepieciešama liela mehāniskā apstrāde, pirms to var izmantot kā galaproduktu.

c) Siltās ekstrūzijas metode ir sagataves karsēšana līdz piemērotai temperatūrai, kas zemāka par metāla pārkristalizācijas temperatūru ekstrūzijai. Metāla karsēšanas dēļ sagataves deformācijas pretestība ir samazināta, formēšana ir vienkārša, var samazināt arī preses tonnāžu, kā arī pagarinās veidnes kalpošanas laiks. Tomēr tas atšķiras no karstās ekstrūzijas, jo, karsējot zemā temperatūrā, oksidēšanās un dekarburizācijas iespēja ir maza, un produkta mehāniskās īpašības neatšķiras no aukstās ekstrūzijas īpašībām. Jo īpaši materiāli, kurus ir grūti apstrādāt istabas temperatūrā, piemēram, nerūsējošais tērauds, tērauds ar augstu oglekļa saturu, daži tēraudi ar augstu hroma saturu un supersakausējumi, kas izgulsnē sacietējušas fāzes, siltās ekstrūzijas laikā var kļūt apstrādājami vai viegli apstrādājami.

d) Siltā ekstrūzija ir piemērota ne tikai grūti apstrādājamiem materiāliem ar augstu deformācijas izturību, bet arī zema oglekļa tēraudam, kas piemērots aukstai ekstrūzijai, jo siltās ekstrūzijas priekšrocība ir nepārtrauktas ražošanas atvieglošana. Aukstās ekstrūzijas laikā, tostarp zema oglekļa tērauda aukstās ekstrūzijas laikā, pirms apstrādes parasti ir nepieciešama iepriekšēja mīkstināšana, un atlaidināšana ir nepieciešama arī starp aukstās ekstrūzijas procesiem. Pasivācijas apstrāde jāveic pirms aukstās ekstrūzijas. Tas apgrūtina nepārtrauktas ražošanas organizēšanu. Siltās ekstrūzijas laikā var izvairīties no iepriekšējas mīkstināšanas un atlaidināšanas starp dažādiem procesiem, kā arī var izvairīties no virsmas apstrādes, kas ļauj nepārtraukti ražot mikrostruktūru. Vismaz daudzus palīgprocesus var samazināt.

e) Siltā ekstrūzija var izraisīt lielu deformāciju, kas var samazināt procesu skaitu. Var arī ievērojami samazināt presēšanas izmaksas, un dārgu kalšanas iekārtu ar īpaši augstu stingrību vietā var izmantot universālas kalšanas iekārtas. Tātad, lai gan siltai ekstrūzijai metāls ir jāuzsilda, kopējās apstrādes izmaksas ir salīdzinoši lētas, it īpaši, ja tiek ražotas asimetriskas formas detaļas ar sarežģītiem procesiem, siltā ekstrūzija var spēlēt savu lomu.

f) Pašlaik siltā ekstrūzijas laikā izmantotā smērviela nav pilnībā apmierinoša. Tajā pašā laikā trūkst arī praktisku datu par apstrādi, un ir daudz risināmu tehnisku problēmu.

Stiprinājumu karstā un aukstā sajaukšanas procesu salīdzinājums

Karsti satraucoši

Karstās sajaukšanas procesā sagatavi silda ar indukcijas palīdzību vai kalšanas krāsnī vai krāsnī līdz temperatūrai, kas pārsniedz metāla kristalizācijas punktu.

Šī ārkārtīgi augstā temperatūra ir nepieciešama, lai izvairītos no metāla deformācijas sacietēšanas deformācijas laikā. Tā kā metāls atrodas formēšanas stāvoklī, tas var izveidot diezgan sarežģītas formas. Metāls saglabā elastību un stingrību.

Vidējā kalšanas temperatūra, kas nepieciešama dažādu metālu karstajai griešanai, ir:

Tērauds līdz 1150 ° C

Alumīnija sakausējums no 360 līdz 520 grādiem pēc Celsija

Vara sakausējums no 700 līdz 800 grādiem pēc Celsija

Lai kaltu dažus metālus, piemēram, superleģēto tēraudu, tiek izmantota karstā kalšana, ko sauc par izotermisko kalšanu.

Šeit veidne tiek uzkarsēta līdz temperatūrai, kas ir tuvu sagatavei, lai izvairītos no detaļu virsmas atdzišanas kalšanas procesā. Kalšana dažreiz tiek veikta kontrolētā atmosfērā, lai samazinātu oksīda nogulšņu veidošanos.

Vispārīgi runājot, sarežģītas detaļas tiek ražotas ar karsto sajaukšanu, jo tas ļauj materiālam deformēties tā plastiskā stāvoklī un metālu ir vieglāk apstrādāt.

Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties karsto pozīciju, ir šādi:

Sarežģītu detaļu ražošana

Vidējas un zemas precizitātes izmēri

Zems stress vai zems darba rūdījums

Vienota graudu struktūra

Paaugstināta elastība

Karstās pozīcijas trūkumi ietver:

Mazāk precīzas pielaides

Materiāls dzesēšanas laikā var deformēties

Metāla graudu struktūras maiņa

Iespējama reakcija starp apkārtējo atmosfēru un metālu

Aukstā presēšana (vai aukstā formēšana)

Aukstā pozīcija izraisa metāla deformāciju zem tā kristalizācijas punkta. Aukstā virziena samazināšana samazina elastību un uzlabo stiepes izturību un tecēšanas spēku. Aukstā apgriešana parasti tiek veikta istabas temperatūrā.

Visizplatītākais metāls aukstās virsbūves lietojumos parasti ir oglekļa tērauds vai oglekļa leģētais tērauds. Aukstā griešana parasti ir slēgts štancēšanas process.

Aukstā apgriešana parasti ir lētāka nekā karstā, un gala produktam ir nepieciešama neliela apdare. Sakarā ar metāla stiprības uzlabošanos ar aukstu apstrādi, zemākas kvalitātes materiālus dažkārt var izmantot tādu detaļu ražošanai, kuras nevar apstrādāt vai apstrādāt ar karsto galvu.

Aukstā virsma ir arī mazāk jutīga pret piesārņojumu, un pēdējai daļai ir labāka kopējā virsmas apdare.

Trūkumi ietver:

Pirms kalšanas metāla virsmai jābūt tīrai un bez oksīda nogulsnēm

Slikta metāla elastība

Var rasties atlikušais stress

Nepieciešams smagāks un lielāks aprīkojums

Nepieciešama lielākas stiprības veidne

Silts apbēdinājums

Siltā sajaukšana tiek veikta zem pārkristalizācijas temperatūras, bet virs istabas temperatūras, pārvarot karstās un aukstās sajaukšanas trūkumus un iegūstot tās priekšrocības.

Neliela daudzuma oksīda katlakmens veidošanos var kontrolēt precīzāk nekā karsto virzienu. Salīdzinot ar auksto galvojumu, apstrādes izmaksas ir zemākas un arī ražošanai nepieciešamais spiediens ir mazāks.

Salīdzinot ar aukstu apstrādi, tiek samazināta darba sacietēšana un uzlabojas elastība.