Cold heading (ekstrudering) tilhører metalltrykkbehandling og er en av de ikke-skjærende metalltrykkbehandlingsprosessene.
I produksjon, under normal temperatur, påføres ekstern kraft på metallet for å danne det i den forhåndsbestemte formen. Denne metoden kalles vanligvis cold heading (ekstrudering).
I formingsprosessen av festemidler er kald overskrift (ekstrudering) teknologi en hovedprosessteknologi. Cold heading-teknologien er best egnet for produksjonbolter, skruer, muttere og nagler.
I dag introduserer Xiao Bian det grunnleggende konseptet med kald kurs, utviklingshistorien til kald ekstrudering, fordelene og ulempene med kald kurs, og sammenligningen av kald kurs, varm kurs og varm kurs.
Grunnleggende konsept for kald kurs
Cold heading (ekstrudering) er en viktig del av presisjonsteknologi for plastvolumforming. Kald ekstrudering refererer til å sette metallemne inn i formhulen under kald tilstand, og tvinge metallmateriale til å produsere plaststrøm under påvirkning av sterkt trykk og viss hastighet, for å oppnå den nødvendige formen, størrelsen og visse mekaniske egenskaper til ekstruderingsdelene .
Den kalde ekstruderingsprosessen er åpenbart avhengig av formen for å kontrollere metallstrømmen, og er avhengig av den massive overføringen av metallvolum for å danne deler.
Faktisk kan formingen av et hvilket som helst festemiddel realiseres ikke bare ved kald kurs, men også ved forover- og omvendt ekstrudering, sammensatt ekstrudering, stansing, valsing og andre deformasjonsmetoder i tillegg til å forstyrre deformasjon.
Derfor er begrepet "kald overskrift" i produksjonen bare et vanlig begrep. Mer spesifikt bør det kalles "kald overskrift (ekstrudering)".
Utviklingshistorie for moderne kaldekstrudering
Den moderne kaldekstruderingsteknologien begynte på slutten av 1700-tallet. Franskmennene begynte kald ekstrudering ved å ekstrudere bly fra små hull til kuler under den franske revolusjonen.
I 1830 begynte noen mennesker i Frankrike å bruke mekaniske presser for å produsere bly- og tinnrør ved omvendt ekstrudering.
I 1906, for å produsere dressknapper i messing i USA, har noen fått patentretten til det hule koppemnet til den fremre ekstruderingen.
Hooker-metoden, som ble patentert av amerikanere i 1909, er den fremre stansende ekstruderingsmetoden. Metallstrømningsretningen er den samme som stanseekstruderingsretningen. Den ble utviklet etter at patentet fra 1906 ble kjøpt. Begeremnet i patentet er produsert ved dyptrekkingsmetoden.
I første verdenskrig ble Hooker-metoden brukt til å produsere patronhylsteret i messing. I 1934 før andre verdenskrig brukte tyskerne denne metoden til å prøveprodusere stålpatronhylsen, men mislyktes på grunn av den alvorlige termiske adhesjonen.
Det var først i midten av andre verdenskrig at ekstruderingsmetoden var vellykket i produksjonen av stålpatronhylsen på grunn av bruken av en ny behandlingsmetode for overflatesmøring - for å danne en fosfatfilm på overflaten av arbeidsstykket.
Siden den gang har kaldekstruderingsteknologi blitt praktisk og har blitt den mest brukte metoden innen kaldsmiingsteknologi.
På 1960-tallet skapte veksten i Japans bilindustri gunstige forhold for utvikling av kaldekstruderingsteknologi. Fra perspektivet til kaldt ekstruderingsutstyr, siden Japans første 2000kN PK presisjonspresse (albuepresse) ble produsert av Japans Keida Corporation i 1933, har mer enn 2000 PK-seriepresser blitt produsert så langt.
Med utviklingen av bilindustrien blir etterspørselen etter høypresisjonspresse mer og mer presserende. Huida Co., Ltd. har også utviklet ulike smipresser.
Samtidig har Komatsu fra Japan utviklet LIC- og LZC-seriene kaldsmiingspresser med høy presisjon og enkel betjening som mål.
Fra perspektivet til kaldekstruderingsprodukter, kaldekstruderte Japan vellykket startclutchgiret, drivakselens spline og dynamopolkjernen på 1970-tallet. På 1980-tallet kaldekstruderte den også med suksess stor høypresisjon, konstant hastighet kule ytre rase, indre rase, tverraksel, differensial konisk gir og andre høypresisjonsdeler. Den har gitt store bidrag til den høye ytelsen til japanske biler og reduserte produksjonskostnader.
Den kalde ekstruderingsteknologien i Kina har en lignende starttid som i Japan. På 1970-tallet pleide Kina å promotere den superkjølte ekstruderingsteknologien i batchproduksjon av sykler, elektriske bilapparater og andre produkter, og utviklet ekstruderingsformingen av startutstyret og sette det i batchproduksjon.
En rekke tekniske problemer som prosess, utstyr, materialer, støpeformer, smøring, automatiseringsenheter og den opprinnelige størrelsen, originaltilstanden og etterbehandlingen av emnet er imidlertid ikke fundamentalt løst, så det har ikke blitt særlig utviklet. På 1980-tallet, med den raske utviklingen av husholdningsapparater og bil- og motorsykkelindustri, introduksjon, fordøyelse og absorpsjon av prosessutstyr for kald ekstrudering og produksjonsteknologi, overvant vitenskapelige forskere mange problemer med kald ekstruderingsteknologi gjennom produksjonspraksis, og på samme tid , kaldsmiingsutstyret har også utviklet seg sterkt.
For tiden har Kina vært i stand til å produsere urkasser, sykkelsvinghjul, senteraksler, presisjonssmidde gir, universalledd med konstant hastighet for biler, tennplugger og stempelstifter for forbrenningsmotorer, bilventilatorer, kameradeler, bilstarterretningshylser, startgir etc. med kaldekstruderingsteknologi, og har nådd samme nivå i inn- og utland.
Fordeler med prosess for kald overskrift (ekstrudering).
Kaldekstruderingsteknologi er en avansert produksjonsteknologi med høy presisjon, høy effektivitet, høy kvalitet og lavt forbruk, som hovedsakelig brukes i storskala produksjon av små og mellomstore smijern. Sammenlignet med andre prosesseringsprosesser har kald ekstrudering følgende fordeler:
a) Spar råvarer. Kald ekstrudering er å bruke plastisk deformasjon av metall for å lage deler med nødvendig form, noe som i stor grad kan redusere skjæring og forbedre materialutnyttelsen. Materialutnyttelsesgraden ved kald ekstrudering kan generelt nå mer enn 80 prosent.
b) Forbedre arbeidsproduktiviteten. Å bruke kald ekstruderingsprosess i stedet for å kutte for å produsere deler kan øke produktiviteten flere ganger, dusinvis av ganger, til og med hundrevis av ganger.
c) Deler kan oppnå ideell overflateruhet og dimensjonsnøyaktighet. Presisjonen til delene kan nå IT7~IT8, og overflateruheten kan nå R0.2~R0.6. Derfor blir deler behandlet ved kaldekstrudering sjelden omkuttet, og trenger kun å finmales på steder med spesielle krav.
d) Forbedre de mekaniske egenskapene til deler. Kaldbearbeidingsherdingen av metallet etter kald ekstrudering og dannelsen av en rimelig fiberstrømlinjefordeling inne i delene gjør styrken til delene mye høyere enn råvarenes. I tillegg kan en rimelig kald ekstruderingsprosess danne trykkspenning på overflaten av deler og forbedre utmattelsesstyrken. Derfor kan varmebehandlingsprosessen utelates for enkelte deler som opprinnelig trenger varmebehandlingsforsterkning etter kald ekstruderingsprosess. Noen deler må opprinnelig være laget av høyfast stål, og kan erstattes av lavfast stål etter kald ekstruderingsprosess.
e) Den kan behandle deler med kompleks form og vanskelig å kutte. Slik som uregelmessig seksjon, kompleks indre hulrom, indre tenner og usynlig indre spor.
f) Reduser delekostnader. Fordi den kalde ekstruderingsprosessen har fordelene ved å spare råvarer, forbedre produktiviteten, redusere kuttemengden av deler og erstatte høykvalitetsmaterialer med dårlige materialer, reduseres kostnadene for deler kraftig.
Vanskeligheter med anvendelse av kaldekstruderingsteknologi
1) Høye krav til muggsopp. Under kald ekstrudering utsettes emnet for tredimensjonal trykkspenning i dysen, noe som øker deformasjonsmotstanden betydelig, noe som gjør spenningen til dysen mye større enn den til den generelle stanseformen. Ved kald ekstrudering av stål, når belastningen av dysen ofte 2000MPa~2500MPa. I tillegg til høy styrke, bør formen også ha tilstrekkelig slagfasthet og slitestyrke. I tillegg vil den sterke plastiske deformasjonen av metallemnet i formen øke formtemperaturen til omtrent 250 grader ~ 300 grader. Derfor trenger formmaterialet en viss tempereringsstabilitet. På grunn av de ovennevnte forholdene er levetiden til kaldekstruderingsdysen langt lavere enn for stanseformen.
2) Stor tonnasjepresse er nødvendig. På grunn av den store deformasjonsmotstanden til emnet under kald ekstrudering, kreves det hundrevis eller til og med tusenvis av tonn press.
3) På grunn av de høye kostnadene ved kald ekstruderingsdyse, er det generelt bare aktuelt for deler produsert i store mengder. Dens passende minimum batchstørrelse er 50000 ~ 100000 stykker.
4) Emnet må overflatebehandles før ekstrudering. Dette øker ikke bare antall prosesser og tar et stort produksjonsområde, men gjør det også vanskelig å realisere produksjonsautomatisering.
5) Den er ikke egnet for bearbeiding av høyfaste materialer.
6) Plasisiteten og slagfastheten til kalde ekstruderingsdeler blir dårlig, og gjenværende spenning på deler er stor, noe som vil føre til reduksjon av deformasjon og korrosjonsmotstand til deler (spenningskorrosjon).
Utviklingstrend for kaldekstruderingsteknologi
1) Med den stadig mer alvorlige energikrisen vil folk være mer oppmerksomme på miljøkvaliteten, og den stadig sterkere markedskonkurransen vil fremme smiproduksjonen til å utvikle seg i retning av høy effektivitet, høy kvalitet, foredling, energisparing og materialsparing. Derfor vil produksjonen av raffinert smiing produsert ved ekstrudering og andre teknologiske midler bli sterkt utviklet i markedskonkurransen.
2) Med utviklingen av bil i retning av lav vekt, høy hastighet og jevnhet, stilles det høyere krav til dimensjonsnøyaktighet, vektnøyaktighet og mekaniske egenskaper til smiing. For eksempel, i tillegg til kravene til feilen mellom de store og små endene, kreves det at vektfeilen for hver koblingsstangsmiing for bilmotor ikke er mer enn 8g. De høye kravene til nye produkter vil fremme utviklingen av raffinert produksjonsteknologi.
3) Spesialisert og storstilt organisering av produksjonen er fortsatt utviklingsretningen og trenden for kaldekstruderingsproduksjon. I Frankrike er den totale arbeidsproduktiviteten til profesjonelle produsenter som produserer smid ved ekstruderingsprosess fra 1991 til 1994, det vil si produksjons- og produksjonsverdien av ekstruderingsdeler per person, høyere enn for vanlige produsenter som produserer smid eller fri smiing. Ta 1994 som et eksempel, produksjonen per innbygger av ekstruderingsdeler fra profesjonelle produsenter var 51024KG, noe som skapte en produksjonsverdi på 775688 franc. I samme periode var den gjennomsnittlige produksjonen per person hos produsentene som produserte smidde smidninger bare 39344 kg, med en produksjonsverdi på 592384 franc, som var bare 77,1 prosent og 76,37 prosent av de profesjonelle produsentene av ekstruderingsdeler. Sammenlignet med den frie smifabrikken er den lavere.
4) Spesiell ekstruderingsmaskin vil bli en utviklingstrend. Med utviklingen av raffinert produksjon av mellomstore og små smidninger og fremme og anvendelse av kald ekstrudering og varme ekstruderingsprosesser, vil multistasjons kaldekstruderingspresser, presisjonspresser og spesialmaskiner designet og produsert for visse smiinger bli sterkt utviklet.
Vanlige ekstruderingsmetoder kan deles inn i følgende kategorier
a) Under foroverekstrudering er metallstrømningsretningen i samsvar med bevegelsesretningen til stempelet. Fremre ekstrudering kan deles inn i to typer: solid fremre ekstrudering og hul fremre ekstrudering. Fremgangsekstruderingsmetoden kan produsere solide og hule deler av forskjellige former, som skruer, dor, rør og patronhylser.
b) Bakekstrudering: Under ekstrudering er metallstrømningsretningen motsatt av bevegelsesretningen til stempelet. Bakekstrudering kan brukes til å produsere koppformede deler med ulike tverrsnittsformer, som instrumenthus, universalleddlagerhylse, etc.
c) Sammensatt ekstrudering: Under ekstrudering er en del av metallstrømningsretningen til emnet den samme som bevegelsesretningen til stempelet, mens den andre delen av metallstrømningsretningen er motsatt av stempelets bevegelsesretning. Den sammensatte ekstruderingsmetoden kan produsere doble koppdeler, kan også produsere kopp- og stangdeler.
e) Ekstrudering med redusert diameter er en slags unormal fremre ekstruderingsmetode med liten deformasjon, og emneseksjonen er bare litt redusert. Den brukes hovedsakelig til produksjon av trinnede akseldeler med liten forskjell i diameter og som etterbehandlingsprosess av dyphullskoppdeler.
Fellestrekket for de ovennevnte ekstruderingsmetodene er at strømningsretningen til gullbrikkene er parallell med stanseaksen, så den kan kollektivt refereres til som den aksiale ekstruderingsmetoden. I tillegg kommer radiell ekstrudering og forstyrrende ekstrudering.
Sammenligning av kald ekstrudering, varm ekstrudering og varm ekstrudering
a) Selv om kaldekstruderingsmetoden har mange fordeler, begrenser den store deformasjonsmotstanden størrelsen på deler, og begrenser også bruken av kaldekstruderingsteknologi for materialer med stor deformasjonsmotstand.
b) Selv om den varme ekstruderingsmetoden kan redusere deformasjonsmotstanden til materialet, kan den redusere dimensjonsnøyaktigheten og overflatekvaliteten til produktet på grunn av problemene med oksidasjon, avkarbonisering og termisk ekspansjon forårsaket av oppvarming. Derfor trenger den generelt mye maskinering før den kan brukes som sluttprodukt.
c) Varmekstruderingsmetoden er å varme emnet til en passende temperatur under metallrekrystalliseringstemperaturen for ekstrudering. På grunn av metalloppvarming reduseres deformasjonsmotstanden til emnet, formingen er enkel, pressens tonnasje kan også reduseres, og matrisens levetid forlenges. Imidlertid er det forskjellig fra varm ekstrudering, fordi muligheten for oksidasjon og avkarbonisering er liten når den varmes opp i lavtemperaturområdet, og de mekaniske egenskapene til produktet er ikke forskjellige fra de for kald ekstrudering. Spesielt materialer som er vanskelige å bearbeide ved romtemperatur, som rustfritt stål, høykarbonstål, enkelte stål med høyt krominnhold, og superlegeringer som utfeller herdede faser, kan bli maskinbearbeidbare eller enkle å bearbeide under varm ekstrudering.
d) Varm ekstrudering er ikke bare egnet for vanskelige å behandle materialer med høy deformasjonsmotstand, men også egnet for lavkarbonstål egnet for kald ekstrudering, fordi varm ekstrudering har fordelen av å lette kontinuerlig produksjon. Under kaldekstrudering, inkludert kaldekstrudering av lavkarbonstål, er det vanligvis nødvendig med formykningsgløding før prosessering, og gløding er også nødvendig mellom kaldekstruderingsprosesser. Passiveringsbehandling skal utføres før kaldekstrudering. Dette gjør det vanskelig å organisere kontinuerlig produksjon. Ved varmekstrudering kan man unngå formykningsgløding og gløding mellom ulike prosesser, og man kan også unngå overflatebehandling som muliggjør kontinuerlig produksjon av mikrostruktur. I det minste kan mange hjelpeprosesser reduseres.
e) Varm ekstrudering kan vedta store deformasjoner, noe som kan redusere antall prosesser. Dysekostnadene kan også reduseres kraftig, og universelt smiutstyr kan brukes i stedet for dyre smiutstyr med ekstremt høy stivhet. Så selv om varm ekstrudering trenger å varme opp metallet, er den totale prosesseringskostnaden relativt billig, spesielt når man produserer ikke-aksesymmetrisk formede deler med komplekse prosesser, kan varm ekstrudering spille sin rolle.
f) Foreløpig er ikke smøremidlet som brukes i varm ekstrudering helt tilfredsstillende. Samtidig er det også mangel på praktiske data om behandling, og det er mange tekniske problemer som skal løses.
Sammenligning av varme og kalde forstyrrelsesprosesser for festemidler
Varm opprørende
I prosessen med varm opprøring oppvarmes emnet ved induksjon eller i smiovnen eller ovnen til temperaturen over metallets krystalliseringspunkt.
Denne ekstremt høye temperaturen er nødvendig for å unngå strekkherding av metall under deformasjon. Fordi metallet er i formende tilstand, kan det lage ganske komplekse former. Metallet opprettholder duktilitet og seighet.
Den gjennomsnittlige smitemperaturen som kreves for varm overskrift av forskjellige metaller er:
Stål opp til 1150 grader C
Aluminiumslegering 360 til 520 grader C
Kobberlegering 700 til 800 grader C
For å smi noen metaller, for eksempel superlegert stål, brukes en varm støt som kalles isotermisk smiing.
Her varmes formen opp til temperaturen nær emnet for å unngå overflatekjøling av delene under smiingsprosessen. Smiing utføres noen ganger i en kontrollert atmosfære for å minimere dannelsen av oksidbelegg.
Generelt sett produseres komplekse deler ved varme opprøring fordi det lar materialet deformeres i sin plastiske tilstand og metallet er lettere å behandle.
Faktorer å vurdere hot overskrift inkluderer:
Produksjon av komplekse deler
Middels og lav presisjonsdimensjoner
Lav stress eller lav arbeidsherding
Ensartet kornstruktur
Økt duktilitet
Ulempene med hot heading inkluderer:
Mindre presise toleranser
Materialet kan deformeres under avkjøling
Endring av metallkornstruktur
Mulig reaksjon mellom omgivende atmosfære og metall
Kald overskrift (eller kaldforming)
Kald overskrift får metallet til å deformeres under krystalliseringspunktet. Kald kurs reduserer duktiliteten og forbedrer strekkstyrken og flytestyrken. Kald overskrift utføres vanligvis ved romtemperatur.
Det vanligste metallet i kaldkursapplikasjoner er vanligvis karbonstål eller karbonlegert stål. Cold heading er vanligvis en lukket dyseprosess.
Cold heading er vanligvis billigere enn varm heading, og sluttproduktet krever lite etterbehandling. På grunn av forbedringen av metallstyrken ved kald overskrift, kan materialer av lavere kvalitet noen ganger brukes til å produsere deler som ikke kan maskineres eller varmes.
Cold heading er også mindre utsatt for forurensning, og den siste delen har bedre total overflatefinish.
Ulemper inkluderer:
Metalloverflaten må være ren og fri for oksidbelegg før smiing
Dårlig duktilitet av metall
Reststress kan forekomme
Trenger tyngre og større utstyr
Trenger støpeform med høyere styrke
Varm opprørende
Varm opprøring utføres under rekrystalliseringstemperaturen, men over romtemperaturen, og overvinner ulempene med varm opprøring og kald opprøring og oppnår fordelene.
Dannelsen av en liten mengde oksidavleiring kan kontrolleres mer nøyaktig enn varm kurs. Sammenlignet med kald overskrift er prosesseringskostnadene lavere og trykket som kreves for produksjon er også lavere.
Sammenlignet med kaldbearbeiding reduseres arbeidsherdingen og duktiliteten forbedres.
