خلاصه دانش در مورد سردرد

هدینگ سرد (اکستروژن) متعلق به فرآوری تحت فشار فلز بوده و یکی از فرآیندهای فرآوری تحت فشار فلزات بدون برش می باشد.

در تولید، در دمای معمولی، نیروی خارجی به فلز وارد می شود تا آن را در قالب از پیش تعیین شده تشکیل دهد. این روش را معمولاً سرد کردن (اکستروژن) می نامند.

در فرآیند شکل‌دهی اتصال دهنده‌ها، فناوری هدینگ سرد (اکستروژن) یک فناوری پردازش اصلی است. فن آوری هدینگ سرد برای تولید مناسب ترین استپیچ و مهره, پیچ ها، آجیل و پرچ.

​

امروز شیائو بیان مفهوم اصلی هدینگ سرد، تاریخچه توسعه اکستروژن سرد، مزایا و معایب هدینگ سرد و مقایسه هدینگ سرد، هدینگ گرم و هدینگ گرم را معرفی می‌کند.

مفهوم اصلی عنوان سرد

هدینگ سرد (اکستروژن) بخش مهمی از فناوری شکل دهی حجم پلاستیک دقیق است. اکستروژن سرد به قرار دادن فلز خالی در حفره قالب در حالت سرد اطلاق می شود که مواد فلزی را مجبور به تولید جریان پلاستیکی تحت تأثیر فشار قوی و سرعت معین می کند تا شکل، اندازه و خواص مکانیکی خاصی از قطعات اکستروژن به دست آید. .

بدیهی است که فرآیند اکستروژن سرد برای کنترل جریان فلز به قالب متکی است و بر انتقال عظیم حجم فلز برای تشکیل قطعات متکی است.

در واقع، شکل‌دهی هر بست را می‌توان نه تنها با هدینگ سرد، بلکه با اکستروژن رو به جلو و معکوس، اکستروژن مرکب، پانچ، نورد و سایر روش‌های تغییر شکل علاوه بر بر هم زدن تغییر شکل، محقق کرد.

بنابراین، اصطلاح "سرد" در تولید فقط یک اصطلاح مرسوم است. به طور خاص، باید آن را "سرد سر (اکستروژن)" نامید.

تاریخچه توسعه اکستروژن سرد مدرن

فن آوری مدرن اکستروژن سرد در پایان قرن 18 آغاز شد. فرانسوی ها اکستروژن سرد را با اکسترود کردن سرب از سوراخ های کوچک به گلوله ها در طول انقلاب فرانسه آغاز کردند.

در سال 1830، برخی از مردم فرانسه شروع به استفاده از پرس های مکانیکی برای تولید لوله های سرب و قلع با اکستروژن معکوس کردند.

در سال 1906، برای ساخت دکمه های کت و شلوار برنجی در ایالات متحده، شخصی حق ثبت اختراع فنجان خالی اکستروژن رو به جلو را به دست آورد.

روش هوکر که در سال 1909 توسط آمریکایی ها ثبت شد، روش اکستروژن پانچ به جلو است. جهت جریان فلز همانند جهت اکستروژن پانچ است. پس از خرید پتنت 1906 توسعه یافت. جام خالی در پتنت به روش کشش عمیق ساخته شده است.

در جنگ جهانی اول از روش هوکر برای ساخت جعبه کارتریج برنجی استفاده شد. در سال 1934 قبل از جنگ جهانی دوم، آلمانی ها از این روش برای ساخت آزمایشی جعبه کارتریج فولادی استفاده کردند، اما به دلیل چسبندگی حرارتی جدی شکست خوردند.

تا اواسط جنگ جهانی دوم بود که روش اکستروژن در ساخت محفظه کارتریج فولادی به دلیل استفاده از روش جدید درمان روانکاری سطح - برای تشکیل یک فیلم فسفات بر روی سطح قطعه کار، موفقیت آمیز بود.

از آن زمان، فناوری اکستروژن سرد عملی شد و به پرکاربردترین روش در فناوری آهنگری سرد تبدیل شد.

در دهه 1960، رشد صنعت خودروسازی ژاپن شرایط مساعدی را برای توسعه فناوری اکستروژن سرد ایجاد کرد. از منظر تجهیزات اکستروژن سرد، از زمانی که اولین پرس PK دقیق 2000 کیلونیوتن ژاپن (پرس زانویی) توسط شرکت Keida ژاپن در سال 1933 تولید شد، تا کنون بیش از 2000 پرس سری PK تولید شده است.

با توسعه صنعت خودرو، تقاضا برای پرس با دقت بالا بیش از پیش ضروری می شود. شرکت Huida، آموزشی ویبولیتین نیز پرس های آهنگری مختلف را توسعه داده است.

در عین حال، کوماتسو ژاپن، پرس های فرمینگ فورج سرد سری LIC و LZC را با دقت بالا و عملکرد آسان به عنوان هدف توسعه داده است.

از دیدگاه محصولات اکستروژن سرد، ژاپن با موفقیت در دهه 1970 دنده کلاچ استارت، محور محور محرک و هسته قطب دینام را به صورت سرد اکسترود کرد. در دهه 1980، مسابقه توپ بیرونی با سرعت ثابت بالا، مسابقه داخلی، شفت متقاطع، چرخ دنده دیفرانسیل خودرو و سایر قطعات با دقت بالا را با موفقیت با اکسترود سرد انجام داد. کمک زیادی به عملکرد بالای خودروهای ژاپنی و کاهش هزینه های تولید کرده است.

فناوری اکستروژن سرد در چین زمان شروع مشابهی با ژاپن دارد. در دهه 1970، چین از فناوری اکستروژن فوق خنک در تولید دسته ای دوچرخه، لوازم الکتریکی خودرو و سایر محصولات استفاده کرد و با موفقیت شکل دهی اکستروژن دنده استارت را توسعه داد و آن را در تولید دسته ای قرار داد.

با این حال، یک سری از مشکلات فنی مانند فرآیند، تجهیزات، مواد، قالب‌ها، روان‌کاری، دستگاه‌های اتوماسیون و اندازه اصلی، حالت اولیه و پس از درمان بلانک به طور اساسی حل نشده است، بنابراین توسعه زیادی پیدا نکرده است. در دهه 1980، با توسعه سریع لوازم خانگی و صنایع خودروسازی و موتورسیکلت، معرفی، هضم و جذب تجهیزات فرآیند اکستروژن سرد و فناوری تولید، محققان علمی بسیاری از مشکلات فناوری اکستروژن سرد را از طریق عمل تولید غلبه کردند و در عین حال. ، تجهیزات آهنگری سرد نیز تا حد زیادی توسعه یافته است.

در حال حاضر، چین قادر به تولید قاب ساعت، فلایویل دوچرخه، محور مرکزی، چرخ دنده های دقیق فورج شده، اتصالات جهانی با سرعت ثابت برای خودروها، شمع ها و پیستون های پیستون برای موتورهای احتراق داخلی، تپت های خودرو، قطعات دوربین، آستین های جهت دار استارت خودرو، دنده های راه اندازی و غیره با تکنولوژی اکستروژن سرد است و در داخل و خارج از کشور به یک سطح رسیده است.

مزایای فرآیند هدینگ سرد (اکستروژن).

فناوری اکستروژن سرد یک فناوری تولید پیشرفته با دقت بالا، راندمان بالا، کیفیت بالا و مصرف کم است که عمدتاً در تولید در مقیاس بزرگ آهنگری های کوچک و متوسط ​​استفاده می شود. در مقایسه با سایر فرآیندهای پردازش، اکستروژن سرد دارای مزایای زیر است:

الف) در مصرف مواد خام صرفه جویی کنید. اکستروژن سرد استفاده از تغییر شکل پلاستیک فلز برای ساختن قطعاتی با شکل مورد نیاز است که می تواند تا حد زیادی برش را کاهش دهد و استفاده از مواد را بهبود بخشد. نرخ استفاده از مواد اکستروژن سرد به طور کلی می تواند به بیش از 80 درصد برسد.

ب) بهبود بهره وری نیروی کار. استفاده از فرآیند اکستروژن سرد به جای برش برای ساخت قطعات می تواند بهره وری را چندین بار، ده ها بار و حتی صدها برابر افزایش دهد.

ج) قطعات می توانند زبری سطح و دقت ابعادی ایده آل را بدست آورند. دقت قطعات می تواند به IT7~IT8 برسد و زبری سطح می تواند به R0.2~R0.6 برسد. بنابراین، قطعات پردازش شده توسط اکستروژن سرد به ندرت دوباره برش داده می شوند، و فقط باید در مکان هایی با شرایط خاص آسیاب شوند.

د) بهبود خواص مکانیکی قطعات. سخت شدن کار سرد فلز پس از اکستروژن سرد و تشکیل توزیع مناسب الیاف در داخل قطعات باعث می شود استحکام قطعات بسیار بیشتر از مواد خام باشد. علاوه بر این، یک فرآیند اکستروژن سرد معقول می تواند تنش فشاری را بر روی سطح قطعات ایجاد کند و استحکام خستگی را بهبود بخشد. بنابراین، فرآیند عملیات حرارتی را می توان برای برخی از قطعاتی که در اصل نیاز به تقویت عملیات حرارتی پس از فرآیند اکستروژن سرد دارند، حذف کرد. برخی از قطعات در اصل باید از فولاد با استحکام بالا ساخته شوند و پس از فرآیند اکستروژن سرد می توان آنها را با فولاد کم استحکام جایگزین کرد.

ه) می تواند قطعات با شکل پیچیده و برش سخت را پردازش کند. مانند مقطع نامنظم، حفره داخلی پیچیده، دندان های داخلی و شیار داخلی نامرئی.

و) هزینه قطعات را کاهش دهید. از آنجایی که فرآیند اکستروژن سرد دارای مزایای صرفه جویی در مواد اولیه، بهبود بهره وری، کاهش میزان برش قطعات و جایگزینی مواد با کیفیت بالا با مواد ضعیف است، هزینه قطعات بسیار کاهش می یابد.

مشکلات در کاربرد فناوری اکستروژن سرد

1) الزامات بالا برای قالب ها. در حین اکستروژن سرد، قسمت خالی تحت فشار فشاری سه بعدی در قالب قرار می گیرد که به طور قابل توجهی مقاومت تغییر شکل را افزایش می دهد، که باعث می شود تنش قالب بسیار بیشتر از قالب معمولی باشد. هنگام اکستروژن سرد فولاد، استرس قالب اغلب به 2000MPa ~ 2500MPa می رسد. علاوه بر استحکام بالا، قالب باید دارای چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر سایش نیز باشد. علاوه بر این، تغییر شکل پلاستیکی قوی از فلز خالی در قالب، دمای قالب را به حدود 250 درجه تا 300 درجه افزایش می دهد. بنابراین، مواد قالب نیاز به ثبات معتدل خاصی دارد. با توجه به شرایط فوق، عمر قالب اکستروژن سرد به مراتب کمتر از قالب استمپ است.

2) پرس تناژ بزرگ مورد نیاز است. به دلیل مقاومت زیاد در تغییر شکل بلانک در هنگام اکستروژن سرد، صدها یا حتی هزاران تن پرس مورد نیاز است.

3) به دلیل هزینه بالای قالب اکستروژن سرد، عموماً فقط برای قطعات تولید شده در مقادیر زیاد قابل استفاده است. حداقل اندازه دسته ای مناسب آن 50000 تا 100000 قطعه است.

4) بلانک قبل از اکستروژن نیاز به درمان سطحی دارد. این نه تنها تعداد فرآیندها را افزایش می دهد و منطقه تولید زیادی را اشغال می کند، بلکه تحقق اتوماسیون تولید را نیز دشوار می کند.

5) برای پردازش مواد با مقاومت بالا مناسب نیست.

6) انعطاف پذیری و چقرمگی ضربه قطعات اکستروژن سرد ضعیف می شود و تنش پسماند قطعات زیاد است که منجر به کاهش تغییر شکل و مقاومت در برابر خوردگی قطعات (خوردگی تنشی) می شود.

روند توسعه فناوری اکستروژن سرد

1) با بحران جدی فزاینده انرژی، مردم توجه بیشتری به کیفیت زیست محیطی خواهند داشت و رقابت شدید بازار باعث می شود که تولید آهنگری در جهت راندمان بالا، کیفیت بالا، پالایش، صرفه جویی در انرژی و صرفه جویی در مواد توسعه یابد. بنابراین، خروجی آهنگرهای تصفیه شده تولید شده توسط اکستروژن و سایر ابزارهای تکنولوژیکی در رقابت بازار بسیار توسعه خواهد یافت.

2) با توسعه خودرو در جهت وزن سبک، سرعت بالا و صافی، الزامات بالاتری برای دقت ابعادی، دقت وزن و خواص مکانیکی آهنگری مطرح می شود. به عنوان مثال، علاوه بر الزامات خطای بین دو انتهای بزرگ و کوچک، خطای وزن هر آهنگری شاتون برای موتور خودرو نیز لازم است که بیش از 8 گرم نباشد. نیازهای بالای محصولات جدید باعث توسعه فناوری تولید تصفیه شده خواهد شد.

3) سازمان تخصصی و در مقیاس بزرگ تولید همچنان جهت و روند توسعه تولید اکستروژن سرد است. در فرانسه، کل بهره‌وری نیروی کار تولیدکنندگان حرفه‌ای که آهنگری را با فرآیند اکستروژن از سال 1991 تا 1994 تولید می‌کنند، یعنی مقدار خروجی و خروجی قطعات اکستروژن به ازای هر نفر، بالاتر از تولیدکنندگان عمومی است که آهنگرهای قالبی یا آهنگری آزاد تولید می‌کنند. به عنوان مثال سال 1994 را در نظر بگیرید، سرانه تولید قطعات اکستروژن سازندگان حرفه ای 51024 کیلوگرم بود که ارزش خروجی 775688 فرانک را ایجاد کرد. در همین بازه زمانی متوسط ​​خروجی هر نفر از تولیدکنندگان فورجینگ قالب تنها 39344 کیلوگرم با ارزش خروجی 592384 فرانک بود که تنها 77.1 درصد و 76.37 درصد تولیدکنندگان حرفه ای قطعات اکستروژن بود. در مقایسه با کارخانه آهنگری رایگان، پایین تر است.

4) ماشین اکستروژن ویژه به یک روند توسعه تبدیل خواهد شد. با توسعه تولید تصفیه شده آهنگری متوسط ​​و کوچک و ترویج و بکارگیری فرآیندهای اکستروژن سرد و اکستروژن گرم، پرس های اکستروژن سرد چند ایستگاهی، پرس های دقیق و ماشین آلات ویژه طراحی و تولید شده برای آهنگری های خاص بسیار توسعه خواهند یافت.

روش های رایج اکستروژن را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد

الف) در طول اکستروژن رو به جلو، جهت جریان فلز با جهت حرکت پانچ مطابقت دارد. اکستروژن فوروارد را می توان به دو نوع تقسیم کرد: اکستروژن رو به جلو جامد و اکستروژن جلوی توخالی. روش اکستروژن فوروارد می تواند قطعات توپر و توخالی با اشکال مختلف مانند پیچ، سنبه، لوله و جعبه کارتریج تولید کند.

ب) Back-extrusion: در هنگام اکستروژن جهت جریان فلز برخلاف جهت حرکت پانچ است. از اکستروژن پشتی می توان برای ساخت قطعات فنجانی با اشکال مقطع مختلف مانند محفظه ابزار، آستین بلبرینگ مشترک جهانی و غیره استفاده کرد.

ج) اکستروژن مرکب: در حین اکستروژن بخشی از جهت جریان فلز بلانک با جهت حرکت پانچ یکسان است در حالی که قسمت دیگر جهت جریان فلز مخالف جهت حرکت پانچ است. روش اکستروژن مرکب می تواند قطعات دو فنجان را تولید کند، همچنین می تواند قطعات فنجانی و میله ای را تولید کند.

ه) اکستروژن قطر کاهش یافته نوعی روش اکستروژن رو به جلو غیرعادی با تغییر شکل کوچک است و بخش خالی فقط کمی کاهش می یابد. این عمدتا برای ساخت قطعات شفت پله ای با اختلاف قطر کم و به عنوان فرآیند تکمیل قطعات فنجانی با سوراخ عمیق استفاده می شود.

ویژگی مشترک روش های اکستروژن فوق این است که جهت جریان تراشه های طلا موازی با محور پانچ است، بنابراین در مجموع می توان از آن به عنوان روش اکستروژن محوری یاد کرد. علاوه بر این، اکستروژن شعاعی و اکستروژن ناراحت کننده وجود دارد.

مقایسه اکستروژن سرد، اکستروژن گرم و اکستروژن گرم

الف) اگرچه روش اکستروژن سرد دارای مزایای زیادی است، مقاومت تغییر شکل زیاد اندازه قطعات را محدود می کند و همچنین استفاده از فناوری اکستروژن سرد را برای مواد با مقاومت تغییر شکل زیاد محدود می کند.

ب) اگرچه روش شکل دهی گرم اکستروژن می تواند مقاومت تغییر شکل ماده را کاهش دهد، اما به دلیل مشکلات اکسیداسیون، کربن زدایی و انبساط حرارتی ناشی از گرمایش، می تواند دقت ابعادی و کیفیت سطح محصول را کاهش دهد. بنابراین، به طور کلی نیاز به ماشینکاری زیادی دارد تا بتوان از آن به عنوان محصول نهایی استفاده کرد.

ج) روش اکستروژن گرم به این صورت است که بلنک را تا دمای مناسب زیر دمای تبلور مجدد فلز برای اکستروژن گرم می کنیم. به دلیل حرارت دادن فلز، مقاومت تغییر شکل بلانک کاهش می یابد، شکل گیری آسان است، تناژ پرس نیز می تواند کاهش یابد، و عمر قالب افزایش می یابد. با این حال، با اکستروژن گرم متفاوت است، زیرا امکان اکسیداسیون و کربن زدایی با حرارت دادن در محدوده دمای پایین کم است و خواص مکانیکی محصول با اکستروژن سرد تفاوتی ندارد. به طور خاص، موادی که در دمای اتاق به سختی ماشین‌کاری می‌شوند، مانند فولاد ضد زنگ، فولاد کربن بالا، برخی فولادهای با محتوای کروم بالا و سوپرآلیاژهایی که فازهای سخت شده را رسوب می‌دهند، ممکن است در طول اکستروژن گرم ماشین‌کاری شوند یا ماشین‌کاری آسان شوند.

د) اکستروژن گرم نه تنها برای مواد سخت پردازش شده با مقاومت در برابر تغییر شکل بالا مناسب است، بلکه برای فولاد کم کربن مناسب برای اکستروژن سرد نیز مناسب است، زیرا اکستروژن گرم مزیت تسهیل تولید مداوم را دارد. در طول اکستروژن سرد، از جمله اکستروژن سرد فولاد کم کربن، به طور کلی قبل از پردازش نیاز به بازپخت پیش نرم‌کننده، و بازپخت بین فرآیندهای اکستروژن سرد نیز لازم است. عملیات غیرفعال سازی باید قبل از اکستروژن سرد انجام شود. این امر سازماندهی تولید مستمر را دشوار می کند. در طول اکستروژن گرم، می توان از بازپخت و بازپخت پیش نرم شدن بین فرآیندهای مختلف اجتناب کرد و همچنین می توان از عملیات سطحی جلوگیری کرد که تولید مداوم ریزساختار را ممکن می کند. حداقل، بسیاری از فرآیندهای کمکی را می توان کاهش داد.

ه) اکستروژن گرم می تواند تغییر شکل بزرگی را اتخاذ کند که می تواند تعداد فرآیندها را کاهش دهد. هزینه های قالب نیز می تواند تا حد زیادی کاهش یابد و از تجهیزات آهنگری جهانی به جای تجهیزات آهنگری با قیمت بالا با استحکام بسیار بالا استفاده شود. بنابراین اگرچه اکستروژن گرم نیاز به گرم کردن فلز دارد، هزینه کل پردازش نسبتاً ارزان است، به ویژه در هنگام ساخت قطعات غیر متقارن با فرآیندهای پیچیده، اکستروژن گرم می تواند نقش خود را ایفا کند.

و) در حال حاضر روان کننده مورد استفاده در اکستروژن گرم کاملاً رضایت بخش نیست. در عین حال، کمبود داده های عملی در مورد پردازش وجود دارد و مشکلات فنی زیادی وجود دارد که باید حل شوند.

مقایسه فرآیندهای داغ و سرد برای اتصال دهنده ها

ناراحت کننده داغ

در فرآیند داغ شدن، شمش با القاء یا در کوره آهنگری یا کوره تا دمای بالاتر از نقطه تبلور فلز گرم می شود.

این دمای بسیار بالا برای جلوگیری از سخت شدن کرنش فلز در طول تغییر شکل ضروری است. از آنجایی که فلز در حالت شکل دهی است، می تواند اشکال بسیار پیچیده ای ایجاد کند. این فلز انعطاف پذیری و چقرمگی را حفظ می کند.

میانگین دمای آهنگری مورد نیاز برای هدینگ گرم فلزات مختلف عبارت است از:

فولاد تا 1150 درجه سانتیگراد

آلیاژ آلومینیوم 360 تا 520 درجه سانتی گراد

آلیاژ مس 700 تا 800 درجه سانتیگراد

به منظور آهنگری برخی از فلزات، مانند فولاد سوپرآلیاژی، یک آشفتگی داغ به نام آهنگری همدما اتخاذ می شود.

در اینجا، قالب تا دمای نزدیک به بیلت گرم می شود تا از سرد شدن سطح قطعات در طول فرآیند آهنگری جلوگیری شود. آهنگری گاهی اوقات در یک اتمسفر کنترل شده انجام می شود تا تشکیل مقیاس اکسید به حداقل برسد.

به طور کلی، قطعات پیچیده با آشفتگی داغ تولید می‌شوند، زیرا به مواد اجازه می‌دهد تا در حالت پلاستیکی خود تغییر شکل دهند و فلز پردازش آسان‌تر می‌شود.

عواملی که باید عنوان داغ را در نظر بگیرید عبارتند از:

تولید قطعات پیچیده

ابعاد با دقت متوسط ​​و کم

استرس کم یا سختی کاری کم

ساختار دانه یکنواخت

افزایش شکل پذیری

معایب هدینگ عبارتند از:

تلورانس های دقیق تر

ممکن است مواد در حین خنک شدن تاب بخورند

تغییر ساختار دانه فلزی

واکنش احتمالی بین جو اطراف و فلز

هدینگ سرد (یا شکل گیری سرد)

سرد شدن باعث تغییر شکل فلز در زیر نقطه تبلور می شود. هدینگ سرد باعث کاهش شکل پذیری و بهبود استحکام کششی و استحکام تسلیم می شود. هدینگ سرد معمولاً در دمای اتاق انجام می شود.

رایج ترین فلز در کاربردهای سرد معمولاً فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی کربنی است. هدینگ سرد معمولاً یک فرآیند قالب بسته است.

هدینگ سرد معمولاً ارزانتر از هدینگ گرم است و محصول نهایی نیاز به تکمیل کمی دارد. با توجه به بهبود استحکام فلز با هد سرد، گاهی اوقات می توان از مواد درجه پایین تر برای تولید قطعاتی استفاده کرد که قابل ماشینکاری یا سر گرم نیستند.

قسمت سرد نیز کمتر در معرض آلودگی است و قسمت نهایی سطح کلی بهتری دارد.

معایب عبارتند از:

سطح فلز قبل از آهنگری باید تمیز و عاری از رسوب اکسید باشد

شکل پذیری ضعیف فلز

استرس باقیمانده ممکن است رخ دهد

به تجهیزات سنگین تر و بزرگتر نیاز دارید

نیاز به قالب با استحکام بالاتر

ناراحت کننده گرم

آشفتگی گرم در زیر دمای تبلور مجدد اما بالاتر از دمای اتاق انجام می شود و بر مضرات آشفتگی گرم و سرد شدن غلبه می کند و مزایای آن را به دست می آورد.

تشکیل مقدار کمی از مقیاس اکسید را می توان با دقت بیشتری نسبت به عنوان داغ کنترل کرد. در مقایسه با عنوان سرد، هزینه پردازش کمتر و فشار مورد نیاز برای ساخت نیز کمتر است.

در مقایسه با کار سرد، سختی کار کاهش می یابد و شکل پذیری بهبود می یابد.