Šaltasis apdirbimas (ekstruzija) priklauso metalo apdirbimui slėgiu ir yra vienas iš nepjaunančių metalo slėgio apdorojimo procesų.
Gaminant, esant normaliai temperatūrai, metalas veikiamas išorinės jėgos, kad jis suformuotų iš anksto nustatytą formą. Šis metodas paprastai vadinamas šaltuoju būdu (ekstruzija).
Tvirtinimo detalių formavimo procese pagrindinė apdirbimo technologija yra šaltojo štampavimo (ekstruzijos) technologija. Gamybai tinkamiausia šaltojo apdirbimo technologijavaržtai, varžtai, veržlės ir kniedės.
Šiandien Xiao Bian pristato pagrindinę šaltosios pozicijos sąvoką, šalto ekstruzijos raidos istoriją, šalto štampavimo privalumus ir trūkumus bei šalto, karšto ir šilto tipo palyginimą.
Pagrindinė šaltosios krypties samprata
Šaltasis štampavimas (ekstruzija) yra svarbi precizinio plastiko tūrio formavimo technologijos dalis. Šaltasis ekstruzija reiškia metalo ruošinio įdėjimą į formos ertmę šaltoje būsenoje, verčiant metalinę medžiagą gaminti plastiko srautą, veikiant stipriam slėgiui ir tam tikram greičiui, kad būtų gauta reikiama ekstruzijos dalių forma, dydis ir tam tikros mechaninės savybės. .
Akivaizdu, kad šaltojo ekstruzijos procesas priklauso nuo formos, kuri kontroliuoja metalo srautą, ir priklauso nuo didžiulio metalo tūrio perkėlimo, kad būtų suformuotos dalys.
Tiesą sakant, bet kurios tvirtinimo detalės gali būti formuojamos ne tik šaltuoju būdu, bet ir ekstruzijos priekiniu bei atgaliniu būdu, sudėtiniu ekstruzija, perforavimu, valcavimu ir kitais deformacijos būdais, be deformacijos sutrikdymo.
Todėl terminas „šaltoji pozicija“ gamyboje yra tik įprastas terminas. Tiksliau, tai turėtų būti vadinama "šaltuoju būdu (ekstruzija)".
Šiuolaikinės šaltojo ekstruzijos raidos istorija
Šiuolaikinė šaltojo ekstruzijos technologija atsirado XVIII amžiaus pabaigoje. Prancūzai pradėjo šaltą ekstruziją iš mažų skylučių išspaudę šviną į kulkas per Prancūzijos revoliuciją.
1830 m. kai kurie žmonės Prancūzijoje pradėjo naudoti mechaninius presus švino ir alavo vamzdeliams gaminti atvirkštinio ekstruzijos būdu.
1906 m., norėdamas gaminti žalvario kostiumo sagas Jungtinėse Valstijose, kažkas gavo patento teisę į tuščiavidurio puodelio ruošinį iš priekio ekstruzijos.
Hooker metodas, kurį amerikiečiai užpatentavo 1909 m., yra į priekį perforuojantis ekstruzijos metodas. Metalo srauto kryptis yra tokia pati kaip perforavimo ekstruzijos kryptis. Jis buvo sukurtas įsigijus 1906 m. patentą. Patente nurodytas puodelio ruošinys pagamintas giluminio tempimo metodu.
Pirmajame pasauliniame kare žalvario šovinio korpuso gamybai buvo naudojamas Hooker metodas. 1934 m. prieš Antrąjį pasaulinį karą vokiečiai naudojo šį metodą bandydami gaminti plieninį kasetės korpusą, tačiau nepavyko dėl stipraus terminio sukibimo.
Tik Antrojo pasaulinio karo viduryje ekstruzijos metodu pavyko pagaminti plieninį kasetės korpusą, nes buvo panaudotas naujas paviršiaus tepimo apdorojimo būdas – ant ruošinio paviršiaus suformuota fosfatinė plėvelė.
Nuo tada šaltojo ekstruzijos technologija tapo praktiška ir tapo plačiausiai naudojamu metodu šalto kalimo technologijoje.
1960-aisiais Japonijos automobilių pramonės augimas sudarė palankias sąlygas plėtoti šaltojo ekstruzijos technologiją. Žvelgiant iš šaltojo ekstruzijos įrangos perspektyvos, nuo 1933 m., kai Japonijos Keida korporacija pagamino pirmąjį Japonijos 2000 kN PK precizinį presą (alkūninį presą), iki šiol buvo pagaminta daugiau nei 2000 PK serijos presų.
Tobulėjant automobilių pramonei, didelio tikslumo presų paklausa tampa vis aktualesnė. „Huida Co., Ltd.“ taip pat sukūrė įvairius kalimo presus.
Tuo pačiu metu Japonijos Komatsu sukūrė LIC ir LZC serijų šalto kalimo presus, kurių tikslumas yra labai tikslus ir lengvai valdomas.
Žvelgiant iš šaltojo ekstruzijos gaminių perspektyvos, aštuntajame dešimtmetyje Japonija sėkmingai šaltuoju būdu išspaudė paleidimo sankabos pavarą, varančiojo veleno šerdį ir kintamosios srovės generatoriaus polių šerdį. Devintajame dešimtmetyje jis taip pat sėkmingai šaltuoju būdu išspaudė didelius didelio tikslumo pastovaus greičio rutulinius išorinius žiedus, vidines lenktynes, skersinį veleną, automobilių diferencialo kūginę pavarą ir kitas didelio tikslumo dalis. Tai labai prisidėjo prie aukštų japoniškų automobilių našumo ir gamybos sąnaudų mažinimo.
Šalto ekstruzijos technologija Kinijoje turi panašų pradžios laiką kaip ir Japonijoje. Aštuntajame dešimtmetyje Kinija propagavo peršaldomą ekstruzijos technologiją serijinėje dviračių, automobilių elektros prietaisų ir kitų gaminių gamyboje, sėkmingai išplėtojo paleidimo pavaros ekstruzijos formavimą ir pradėjo gaminti serijiniu būdu.
Tačiau daugybė techninių problemų, tokių kaip procesas, įranga, medžiagos, formos, tepimas, automatikos įrenginiai ir ruošinio pradinis dydis, pradinė būsena ir tolesnis apdorojimas, nebuvo išspręstos iš esmės, todėl jis nebuvo labai išplėtotas. Devintajame dešimtmetyje, sparčiai vystantis buitinės technikos ir automobilių bei motociklų pramonei, pradėjus naudoti šalto ekstruzijos proceso įrangą ir gamybos technologiją, ją virškinant ir absorbuojant, mokslininkai per gamybos praktiką įveikė daugybę šalto ekstruzijos technologijos problemų ir tuo pačiu metu. , šalto kalimo įranga taip pat labai išplėtota.
Šiuo metu Kinija gali gaminti laikrodžių korpusus, dviračių smagračius, centrinius velenus, tiksliai kaltas pavaras, pastovaus greičio universaliąsias jungtis automobiliams, uždegimo žvakes ir stūmoklinius kaiščius vidaus degimo varikliams, automobilių sriegiklius, kamerų dalis, automobilių starterio kryptines įvores, paleidimo krumpliaračiai ir kt., naudojant šalto ekstruzijos technologiją, ir pasiekė tokį patį lygį šalyje ir užsienyje.
Šaltojo štampavimo (ekstruzijos) proceso privalumai
Šaltojo ekstruzijos technologija yra pažangi gamybos technologija, pasižyminti dideliu tikslumu, dideliu efektyvumu, aukšta kokybe ir mažu suvartojimu, kuri daugiausia naudojama didelio masto mažų ir vidutinių kaltinių gaminių gamyboje. Palyginti su kitais apdorojimo procesais, šaltasis ekstruzija turi šiuos privalumus:
a) Taupykite žaliavas. Šaltasis ekstruzija yra plastikinė metalo deformacija, kad būtų pagamintos reikiamos formos dalys, o tai gali labai sumažinti pjovimą ir pagerinti medžiagų panaudojimą. Šalto ekstruzijos medžiagų panaudojimo lygis paprastai gali siekti daugiau nei 80 procentų.
b) gerinti darbo našumą. Naudojant šaltojo ekstruzijos procesą, o ne pjaustant detales, produktyvumas gali padidėti kelis kartus, dešimtis, net šimtus kartų.
c) Dalys gali pasiekti idealų paviršiaus šiurkštumą ir matmenų tikslumą. Dalių tikslumas gali siekti IT7~IT8, o paviršiaus šiurkštumas – R0.2~R0.6. Todėl šalto ekstruzijos būdu apdorotos dalys retai perpjaunamos ir jas reikia smulkiai sumalti vietose, kurioms taikomi specialūs reikalavimai.
d) pagerinti detalių mechanines savybes. Dėl šalto metalo sukietėjimo po šalto ekstruzijos ir tinkamo pluošto paskirstymo dalių viduje, dalių stiprumas yra daug didesnis nei žaliavų. Be to, pagrįstas šalto ekstruzijos procesas gali sudaryti dalių paviršių gniuždomąjį įtempį ir pagerinti nuovargio stiprumą. Todėl kai kurių dalių, kurioms iš pradžių po šalto ekstruzijos proceso reikia sustiprinti terminį apdorojimą, terminio apdorojimo procesas gali būti praleistas. Kai kurios dalys iš pradžių turi būti pagamintos iš didelio stiprumo plieno, o po šalto ekstruzijos proceso jas galima pakeisti mažo stiprumo plienu.
e) Jis gali apdoroti sudėtingos formos ir sunkiai pjaustomas dalis. Tokie kaip netaisyklinga pjūvis, sudėtinga vidinė ertmė, vidiniai dantys ir nematomas vidinis griovelis.
f) Sumažinkite dalių išlaidas. Kadangi šaltojo ekstruzijos procesas turi žaliavų taupymo, našumo gerinimo, dalių pjovimo mažinimo ir aukštos kokybės medžiagų pakeitimo prastomis medžiagomis pranašumų, dalių kaina labai sumažėja.
Šaltojo ekstruzijos technologijos taikymo sunkumai
1) Aukšti reikalavimai formoms. Šaltojo ekstruzijos metu ruošinys yra veikiamas trimatis gniuždymo įtempis štampelyje, kuris žymiai padidina atsparumą deformacijai, todėl štampavimo įtempis yra daug didesnis nei bendro štampavimo štampo. Plieno šalto ekstruzijos metu štampo įtempis dažnai pasiekia 2000 MPa ~ 2500 MPa. Be didelio stiprumo, forma taip pat turi turėti pakankamą atsparumą smūgiams ir atsparumą dilimui. Be to, stipri plastinė metalinio ruošinio deformacija formoje padidins pelėsių temperatūrą iki maždaug 250–300 laipsnių. Todėl formos medžiagai reikalingas tam tikras grūdinimo stabilumas. Dėl pirmiau nurodytų sąlygų šalto ekstruzijos štampo tarnavimo laikas yra daug trumpesnis nei štampavimo štampų.
2) Reikalingas didelio tonažo presas. Dėl didelio ruošinio atsparumo deformacijai šalto ekstruzijos metu reikia šimtų ar net tūkstančių tonų preso.
3) Dėl didelių šalto ekstruzijos štampo sąnaudų jis paprastai taikomas tik dalims, pagamintoms dideliais kiekiais. Tinkamas minimalus partijos dydis yra 50000–100000 vienetų.
4) Prieš ekstruziją ruošinio paviršius turi būti apdorotas. Tai ne tik padidina procesų skaičių ir užima didelį gamybos plotą, bet ir apsunkina gamybos automatizavimą.
5) Jis netinka didelio stiprumo medžiagoms apdoroti.
6) Šalto ekstruzijos dalių plastiškumas ir atsparumas smūgiams tampa prastas, o dalių liekamasis įtempis yra didelis, todėl sumažės dalių deformacija ir atsparumas korozijai (įtempių korozija).
Šaltojo ekstruzijos technologijos raidos tendencija
1) Dėl vis rimtesnės energijos krizės žmonės daugiau dėmesio skirs aplinkos kokybei, o vis aršesnė konkurencija rinkoje skatins kalimo gamybą plėtoti aukšto efektyvumo, aukštos kokybės, tobulinimo, energijos taupymo ir medžiagų taupymo kryptimi. Todėl rafinuotų kaltinių, pagamintų ekstruzijos ir kitomis technologinėmis priemonėmis, produkcija bus labai išvystyta rinkos konkurencijoje.
2) Tobulėjant automobiliui lengvo svorio, didelio greičio ir glotnumo kryptimi, keliami aukštesni reikalavimai kaltinių matmenų tikslumui, svorio tikslumui ir mechaninėms savybėms. Pavyzdžiui, be reikalavimų dėl paklaidos tarp didžiojo ir mažo galų, kiekvieno švaistiklio kaltinio automobilio variklio svorio paklaida taip pat turi būti ne didesnė kaip 8 g. Aukšti naujų gaminių reikalavimai skatins tobulesnės gamybos technologijos plėtrą.
3) Specializuotas ir didelio masto gamybos organizavimas vis dar yra šalto ekstruzijos gamybos vystymosi kryptis ir tendencija. Prancūzijoje bendras profesionalių gamintojų, gaminančių kaltinius ekstruzijos būdu nuo 1991 m. iki 1994 m., darbo našumas, ty ekstruzijos dalių produkcijos ir produkcijos vertė vienam asmeniui, yra didesnis nei bendrųjų gamintojų, gaminančių štampuotus kaltinius arba laisvuosius kaltinius. Pavyzdžiui, 1994 m., vienam gyventojui profesionalių gamintojų ekstruzinių dalių produkcija buvo 51024 kg, o produkcijos vertė sudarė 775688 frankus. Tuo pačiu laikotarpiu vidutinė štampavimo kaltinius gamintojus vienam asmeniui teko tik 39344 kg, o produkcijos vertė – 592384 frankai, tai tik 77,1 proc. ir 76,37 proc. profesionalių ekstruzinių dalių gamintojų. Palyginti su nemokamu kalimo gamykla, jis yra mažesnis.
4) Speciali ekstruzijos mašina taps plėtros tendencija. Plėtojant rafinuotą vidutinių ir mažų kaltinių gaminių gamybą bei skatinant ir taikant šalto ir šilto ekstruzijos procesus, bus labai tobulinami kelių stočių šaltojo ekstruzijos presai, tikslūs presai ir specialios mašinos, suprojektuotos ir pagamintos tam tikriems kaltiniams.
Įprastus ekstruzijos būdus galima suskirstyti į šias kategorijas
a) Ekstruzijos metu į priekį metalo srauto kryptis atitinka perforatoriaus judėjimo kryptį. Priekinė ekstruzija gali būti suskirstyta į du tipus: vientisą priekinį ekstruziją ir tuščiavidurį priekinį ekstruziją. Priekinio ekstruzijos metodu galima pagaminti įvairių formų kietas ir tuščiavidures dalis, tokias kaip varžtai, įtvarai, vamzdeliai ir kasečių dėklai.
b) Atgalinis ekstruzija: ekstruzijos metu metalo srauto kryptis yra priešinga perforatoriaus judėjimo krypčiai. Atgalinės ekstruzijos pagalba galima gaminti įvairių skerspjūvio formų puodelio formos dalis, tokias kaip instrumento korpusas, universalaus jungties guolio įvorė ir kt.
c) Kombinuotas ekstruzija: ekstruzijos metu dalis ruošinio metalo srauto krypties yra tokia pati kaip perforatoriaus judėjimo kryptis, o kita metalo srauto krypties dalis yra priešinga perforatoriaus judėjimo krypčiai. Sudėtinis ekstruzijos metodas gali pagaminti dvigubas puodelio dalis, taip pat gali gaminti puodelio ir strypų dalis.
e) Sumažinto skersmens ekstruzija yra nenormalus priekinio ekstruzijos metodas su maža deformacija, o tuščioji dalis yra tik šiek tiek sumažinta. Jis daugiausia naudojamas pakopinėms veleno dalims, kurių skersmuo skiriasi, ir kaip gilių skylių puodelių dalių apdailos procesas.
Bendras pirmiau minėtų ekstruzijos metodų bruožas yra tas, kad aukso drožlių tekėjimo kryptis yra lygiagreti perforavimo ašiai, todėl ji gali būti bendrai vadinama ašiniu ekstruzijos metodu. Be to, yra radialinis išspaudimas ir sutrikdantis ekstruzija.
Šaltojo ekstruzijos, karšto ekstruzijos ir šilto ekstruzijos palyginimas
a) Nors šaltojo ekstruzijos metodas turi daug privalumų, didelis atsparumas deformacijai riboja dalių dydį, taip pat riboja šalto ekstruzijos technologijos naudojimą medžiagoms, turinčioms didelį atsparumą deformacijai.
b) Nors karšto ekstruzijos formavimo metodas gali sumažinti medžiagos atsparumą deformacijai, jis gali sumažinti gaminio matmenų tikslumą ir paviršiaus kokybę dėl oksidacijos, dekarbonizacijos ir šiluminio plėtimosi, kurį sukelia kaitinimas. Todėl jį paprastai reikia daug apdirbti, kad jį būtų galima naudoti kaip galutinį produktą.
c) Šilto ekstruzijos metodas yra ruošinio kaitinimas iki tinkamos temperatūros, žemesnės už metalo perkristalizavimo temperatūrą ekstruzijai. Dėl metalo kaitinimo sumažėja ruošinio atsparumas deformacijai, lengva formuoti, taip pat gali sumažėti preso tonažas, pailgėja štampo tarnavimo laikas. Tačiau jis skiriasi nuo karštojo ekstruzijos, nes kaitinant žemoje temperatūroje oksidacijos ir dekarbonizacijos galimybė yra nedidelė, o gaminio mechaninės savybės nesiskiria nuo šalto ekstruzijos. Visų pirma, medžiagos, kurias sunku apdirbti kambario temperatūroje, pavyzdžiui, nerūdijantis plienas, daug anglies turintis plienas, kai kurie plienai, kuriuose yra daug chromo, ir superlydiniai, kurie nusodina sukietėjusias fazes, gali tapti apdirbamos arba lengvai apdirbamos šilto ekstruzijos metu.
d) Šiltas ekstruzija tinka ne tik sunkiai apdorojamoms medžiagoms, turinčioms didelį atsparumą deformacijai, bet ir mažai anglies dioksido turinčiam plienui, tinkamam šaltam ekstruzijai, nes šilto ekstruzijos pranašumas palengvina nuolatinę gamybą. Šaltojo ekstruzijos metu, įskaitant mažai anglies plieno ekstruziją, prieš apdirbimą paprastai reikia atlikti minkštinimo atkaitinimą, o tarp šaltojo ekstruzijos procesų taip pat reikia atkaitinti. Pasyvavimo apdorojimas turi būti atliekamas prieš šaltą ekstruziją. Tai apsunkina nuolatinės gamybos organizavimą. Šilto ekstruzijos metu galima išvengti išankstinio atkaitinimo ir atkaitinimo tarp įvairių procesų, taip pat galima išvengti paviršiaus apdorojimo, todėl galima nuolat gaminti mikrostruktūrą. Bent jau galima sumažinti daugelį pagalbinių procesų.
e) Šiltas ekstruzija gali sukelti didelę deformaciją, o tai gali sumažinti procesų skaičių. Taip pat galima gerokai sumažinti štampavimo sąnaudas, o vietoj brangios, itin tvirtos kalimo įrangos galima naudoti universalią kalimo įrangą. Taigi, nors naudojant šiltą ekstruziją reikia šildyti metalą, visos apdirbimo sąnaudos yra palyginti pigios, ypač kai gaminamos ne ašies simetriškos formos dalys sudėtingais procesais, šiltas ekstruzija gali atlikti savo vaidmenį.
f) Šiuo metu šilto ekstruzijos metu naudojamas tepalas nėra visiškai patenkinamas. Tuo pačiu metu trūksta ir praktinių duomenų apie apdorojimą, be to, yra daug techninių problemų, kurias reikia išspręsti.
Tvirtinimo detalių karšto ir šalto suardymo procesų palyginimas
Karštas erzina
Karštojo suardymo metu ruošinys kaitinamas indukciniu būdu arba kalimo krosnyje arba krosnyje iki temperatūros, viršijančios metalo kristalizacijos tašką.
Ši itin aukšta temperatūra reikalinga, kad būtų išvengta metalo sukietėjimo deformacijos metu. Kadangi metalas yra formavimo būsenoje, jis gali sudaryti gana sudėtingas formas. Metalas išlaiko lankstumą ir tvirtumą.
Vidutinė kalimo temperatūra, reikalinga karštam įvairių metalų apdirbimui:
Plienas iki 1150 laipsnių C
Aliuminio lydinys nuo 360 iki 520 laipsnių C
Vario lydinys nuo 700 iki 800 laipsnių C
Norint kalti kai kuriuos metalus, tokius kaip superlegiruotasis plienas, naudojamas karštasis kalimas, vadinamas izoterminiu kalimu.
Čia forma įkaitinama iki temperatūros, artimos ruošiniui, kad būtų išvengta dalių paviršiaus aušinimo kalimo proceso metu. Kalimas kartais atliekamas kontroliuojamoje atmosferoje, siekiant sumažinti oksido nuosėdų susidarymą.
Paprastai kalbant, sudėtingos dalys gaminamos karštu būdu, nes tai leidžia medžiagai deformuotis plastinėje būsenoje, o metalą lengviau apdirbti.
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti į karštą antraštę, yra šie:
Sudėtingų dalių gamyba
Vidutinio ir žemo tikslumo matmenys
Mažas stresas arba mažas darbo grūdinimas
Vienoda grūdų struktūra
Padidėjęs lankstumas
Karštos antraštės trūkumai yra šie:
Mažiau tikslūs leistini nuokrypiai
Medžiaga aušinant gali deformuotis
Keičiama metalo grūdelių struktūra
Galima reakcija tarp aplinkos atmosferos ir metalo
Šaltasis formavimas (arba šaltasis formavimas)
Dėl šaltos pozicijos metalas deformuojasi žemiau jo kristalizacijos taško. Šalta kryptis sumažina lankstumą ir pagerina tempimo stiprumą bei takumo ribą. Paprastai šaldymas atliekamas kambario temperatūroje.
Labiausiai paplitęs metalas, naudojamas šaltoms sritims, paprastai yra anglinis plienas arba anglies legiruotasis plienas. Šaltoji kryptis paprastai yra uždaras štampavimo procesas.
Šaltasis apdirbimas paprastai yra pigesnis nei karštasis, o galutiniam produktui reikia mažai apdailos. Dėl pagerėjusio metalo stiprumo šalto apdirbimo būdu, žemesnės kokybės medžiagos kartais gali būti naudojamos dalims, kurių negalima apdirbti arba karštai apdoroti, gaminti.
Šaltasis paviršius taip pat yra mažiau jautrus taršai, o galutinė dalis turi geresnę bendrą paviršiaus apdailą.
Trūkumai apima:
Metalinis paviršius prieš kalimą turi būti švarus ir be oksidų nuosėdų
Prastas metalo lankstumas
Gali atsirasti liekamasis stresas
Reikia sunkesnės ir didesnės įrangos
Reikia didesnio stiprumo formos
Šiltas erzina
Šiltas sumaišymas atliekamas žemesnėje nei rekristalizacijos temperatūra, bet aukštesnė už kambario temperatūrą, įveikiant karšto ir šalčio sumaišymo trūkumus ir įgyjant jo privalumus.
Nedidelio oksido apnašų kiekio susidarymą galima kontroliuoti tiksliau nei karštą kryptį. Palyginti su šaltuoju būdu, perdirbimo sąnaudos yra mažesnės, o gamybai reikalingas slėgis yra mažesnis.
Palyginti su šaltu apdirbimu, sumažėja darbo kietėjimas ir pagerėja plastiškumas.
