Resum del coneixement de formació d'encapçalaments freds, descobreix-lo ràpidament!

L'encapçalament en fred (extrusió) pertany al processament a pressió de metall i és un dels processos de processament a pressió de metall sense tall.

En producció, a temperatura normal, s'aplica una força externa al metall per formar-lo en el motlle predeterminat. Aquest mètode s'anomena generalment cold heading (extrusió).

En el procés de formació dels elements de subjecció, la tecnologia de capçalera en fred (extrusió) és una tecnologia de processament principal. La tecnologia de cold heading és la més adequada per a la producciócargols, cargols, femelles i reblons.

Avui, Xiao Bian presenta el concepte bàsic d'encapçalament en fred, l'historial de desenvolupament de l'extrusió en fred, els avantatges i desavantatges de l'encapçalament en fred i la comparació de l'encapçalament fred, l'encapçalament calent i l'encapçalament calent.

Concepte bàsic de cold heading

L'encapçalament en fred (extrusió) és una part important de la tecnologia de formació de volums de plàstic de precisió. L'extrusió en fred es refereix a posar un metall en blanc a la cavitat del motlle en estat fred, obligant el material metàl·lic a produir un flux de plàstic sota l'acció d'una pressió forta i una certa velocitat, per tal d'obtenir la forma, la mida i certes propietats mecàniques necessàries de les peces d'extrusió. .

Òbviament, el procés d'extrusió en fred es basa en el motlle per controlar el flux metàl·lic i es basa en la transferència massiva de volum metàl·lic per formar peces.

De fet, la formació de qualsevol element de fixació es pot realitzar no només per capçalera en fred, sinó també per extrusió cap endavant i inversa, extrusió composta, punxonat, laminació i altres mètodes de deformació, a més de la deformació alterada.

Per tant, el terme "encapçalament fred" a la producció és només un terme habitual. Més concretament, s'hauria d'anomenar "encapçalament en fred (extrusió)".

Història del desenvolupament de l'extrusió en fred moderna

La moderna tecnologia d'extrusió en fred va començar a finals del segle XVIII. Els francesos van començar l'extrusió en fred extruint plom des de petits forats en bales durant la Revolució Francesa.

El 1830, algunes persones a França van començar a utilitzar premses mecàniques per produir tubs de plom i estany per extrusió inversa.

L'any 1906, per fabricar botons de vestit de llautó als Estats Units, algú va obtenir el dret de patent de la tassa buida en blanc de l'extrusió cap endavant.

El mètode Hooker, que va ser patentat pels nord-americans el 1909, és el mètode d'extrusió de perforació cap endavant. La direcció del flux de metall és la mateixa que la direcció d'extrusió de punxonat. Es va desenvolupar després de la compra de la patent de 1906. La tassa en blanc de la patent es fabrica pel mètode d'embutició profunda.

A la Primera Guerra Mundial, es va utilitzar el mètode Hooker per fabricar la caixa de cartutxos de llautó. El 1934, abans de la Segona Guerra Mundial, els alemanys van utilitzar aquest mètode per a provar la fabricació de la caixa del cartutx d'acer, però va fallar a causa de la greu adhesió tèrmica.

No va ser fins a mitjans de la Segona Guerra Mundial que el mètode d'extrusió va tenir èxit en la fabricació de cartutxos d'acer a causa de l'ús d'un nou mètode de tractament de lubricació superficial: per formar una pel·lícula de fosfat a la superfície de la peça.

Des de llavors, la tecnologia d'extrusió en fred s'ha convertit en pràctica i s'ha convertit en el mètode més utilitzat en la tecnologia de forja en fred.

A la dècada de 1960, el creixement de la indústria automobilística del Japó va crear condicions favorables per al desenvolupament de la tecnologia d'extrusió en fred. Des de la perspectiva dels equips d'extrusió en fred, des que la primera premsa de precisió PK de 2000 kN (premsa de colze) del Japó va ser produïda per Keida Corporation el 1933, fins ara s'han produït més de 2000 premses de la sèrie PK.

Amb el desenvolupament de la indústria de l'automòbil, la demanda de premsa d'alta precisió es fa cada cop més urgent. Huida Co., Ltd. també ha desenvolupat diverses premses de forja.

Al mateix temps, Komatsu del Japó ha desenvolupat premses de conformació de forja en fred de les sèries LIC i LZC amb alta precisió i fàcil operació com a objectiu.

Des de la perspectiva dels productes d'extrusió en fred, el Japó va extruir en fred amb èxit l'engranatge de l'embragatge d'arrencada, la ranura de l'eix d'accionament i el nucli del pal de l'alternador a la dècada de 1970. A la dècada de 1980, també va extreure amb èxit en fred una gran carrera exterior de boles de velocitat constant d'alta precisió, carrera interior, eix transversal, engranatge cònic diferencial d'automòbil i altres peces d'alta precisió. Ha fet grans contribucions a l'alt rendiment dels cotxes japonesos i a la reducció dels costos de producció.

La tecnologia d'extrusió en fred a la Xina té un moment d'inici similar al del Japó. A la dècada de 1970, la Xina solia promoure la tecnologia d'extrusió sobrerefrigerada en la producció per lots de bicicletes, aparells elèctrics d'automòbil i altres productes, i va desenvolupar amb èxit la formació d'extrusió de l'engranatge inicial i la va posar en producció per lots.

No obstant això, una sèrie de problemes tècnics com el procés, l'equip, els materials, els motlles, la lubricació, els dispositius d'automatització i la mida original, l'estat original i el posttractament de la bruta no s'han resolt fonamentalment, de manera que no s'ha desenvolupat gaire. A la dècada de 1980, amb el ràpid desenvolupament de les indústries d'electrodomèstics i d'automòbils i motocicletes, la introducció, la digestió i l'absorció d'equips de procés d'extrusió en fred i tecnologia de producció, els investigadors científics van superar molts problemes de la tecnologia d'extrusió en fred mitjançant la pràctica de producció i, al mateix temps , l'equip de forja en fred també s'ha desenvolupat molt.

Actualment, la Xina ha estat capaç de produir caixes de rellotges, volants de bicicletes, eixos centrals, engranatges forjats de precisió, juntes universals de velocitat constant per a automòbils, bugies i passadors de pistons per a motors de combustió interna, taquets d'automòbils, peces de càmeres, mànigues direccionals d'arrencada d'automòbils, engranatges d'arrencada, etc. amb tecnologia d'extrusió en fred, i ha arribat al mateix nivell a casa i a l'estranger.

Avantatges del procés d'extrusió en fred

La tecnologia d'extrusió en fred és una tecnologia de producció avançada amb alta precisió, alta eficiència, alta qualitat i baix consum, que s'utilitza principalment en la producció a gran escala de forjades petites i mitjanes. En comparació amb altres processos de processament, l'extrusió en fred té els següents avantatges:

a) Estalviar matèries primeres. L'extrusió en fred consisteix a utilitzar la deformació plàstica del metall per fer peces de la forma requerida, cosa que pot reduir considerablement el tall i millorar la utilització del material. La taxa d'utilització del material de l'extrusió en fred generalment pot arribar a més del 80 per cent.

b) Millorar la productivitat laboral. L'ús del procés d'extrusió en fred en lloc de tallar per fabricar peces pot augmentar la productivitat diverses vegades, desenes de vegades, fins i tot centenars de vegades.

c) Les peces poden obtenir una rugositat superficial i una precisió dimensional ideals. La precisió de les peces pot arribar a IT7~IT8 i la rugositat superficial pot arribar a R0.2~R0.6. Per tant, les peces processades per extrusió en fred rarament es tornen a tallar i només s'han de mòltar finament en llocs amb requisits especials.

d) Millorar les propietats mecàniques de les peces. L'enduriment en fred del metall després de l'extrusió en fred i la formació d'una distribució raonable de fibra a l'interior de les peces fan que la resistència de les peces sigui molt superior a la de les matèries primeres. A més, un procés d'extrusió en fred raonable pot formar estrès de compressió a la superfície de les peces i millorar la resistència a la fatiga. Per tant, el procés de tractament tèrmic es pot ometre per a algunes peces que originalment necessiten reforçar el tractament tèrmic després del procés d'extrusió en fred. Algunes peces originalment han d'estar fetes d'acer d'alta resistència i es poden substituir per acer de baixa resistència després del procés d'extrusió en fred.

e) Pot processar peces de forma complexa i difícils de tallar. Com ara secció irregular, cavitat interna complexa, dents internes i solc intern invisible.

f) Reduir els costos de les peces. Com que el procés d'extrusió en fred té els avantatges d'estalviar matèries primeres, millorar la productivitat, reduir la quantitat de peces de tall i substituir materials d'alta qualitat per materials pobres, el cost de les peces es redueix molt.

Dificultats en l'aplicació de la tecnologia d'extrusió en fred

1) Alts requisits per a motlles. Durant l'extrusió en fred, la matriu està sotmesa a un esforç de compressió tridimensional a la matriu, la qual cosa augmenta significativament la resistència a la deformació, cosa que fa que la tensió de la matriu sigui molt més gran que la de la matriu d'estampació general. Quan l'extrusió en fred d'acer, la tensió de la matriu sovint arriba a 2000MPa ~ 2500MPa. A més de l'alta resistència, el motlle també ha de tenir prou tenacitat a l'impacte i resistència al desgast. A més, la forta deformació plàstica del blanc metàl·lic del motlle augmentarà la temperatura del motlle a uns 250 graus ~ 300 graus. Per tant, el material del motlle necessita una certa estabilitat de temperat. A causa de les condicions anteriors, la vida útil de la matriu d'extrusió en fred és molt inferior a la de la matriu d'estampació.

2) Es requereix una premsa de gran tonatge. A causa de la gran resistència a la deformació de la bruta durant l'extrusió en fred, es requereixen centenars o fins i tot milers de tones de premsa.

3) A causa de l'alt cost de la matriu d'extrusió en fred, generalment només s'aplica a peces produïdes en grans quantitats. La seva mida de lot mínima adequada és de 50000 ~ 100000 peces.

4) El blanc ha de ser tractat a la superfície abans de l'extrusió. Això no només augmenta el nombre de processos i ocupa una gran àrea de producció, sinó que també dificulta l'automatització de la producció.

5) No és adequat per processar materials d'alta resistència.

6) La plasticitat i la resistència a l'impacte de les peces d'extrusió en fred es tornen pobres i la tensió residual de les peces és gran, la qual cosa comportarà una reducció de la deformació i la resistència a la corrosió de les peces (corrosió per tensió).

Tendència de desenvolupament de la tecnologia d'extrusió en fred

1) Amb la crisi energètica cada cop més greu, la gent prestarà més atenció a la qualitat ambiental i la competència del mercat cada cop més ferotge promourà que la producció de forja es desenvolupi en la direcció d'alta eficiència, alta qualitat, refinament, estalvi d'energia i estalvi de materials. Per tant, la producció de peces forjades refinades produïdes per extrusió i altres mitjans tecnològics es desenvoluparà molt en la competència del mercat.

2) Amb el desenvolupament de l'automòbil en la direcció del pes lleuger, alta velocitat i suavitat, es plantegen requisits més alts per a la precisió dimensional, la precisió del pes i les propietats mecàniques de les forjades. Per exemple, a més dels requisits per a l'error entre els extrems grans i petits, l'error de pes de cada forja de biela per al motor d'automòbils també ha de ser de no més de 8 g. Els alts requisits dels nous productes promouran el desenvolupament de tecnologia de producció refinada.

3) L'organització especialitzada i a gran escala de la producció segueix sent la direcció de desenvolupament i la tendència de la producció d'extrusió en fred. A França, la productivitat laboral total dels fabricants professionals que produeixen peces forjades per procés d'extrusió entre 1991 i 1994, és a dir, el valor de producció i producció de peces d'extrusió per persona, és superior a la dels fabricants generals que produeixen peces forjades en matriu o forjades lliures. Prenem com a exemple l'any 1994, la producció per càpita de peces d'extrusió dels fabricants professionals va ser de 51024KG, la qual cosa va generar un valor de producció de 775688 francs. En el mateix període, la producció mitjana per persona dels fabricants que produeixen peces forjades en matriu va ser només de 39344 kg, amb un valor de producció de 592384 francs, que era només el 77,1 per cent i el 76,37 per cent dels fabricants professionals de peces d'extrusió. En comparació amb la fàbrica de forja gratuïta, és inferior.

4) La màquina d'extrusió especial es convertirà en una tendència de desenvolupament. Amb el desenvolupament de la producció refinada de forjades mitjanes i petites i la promoció i aplicació dels processos d'extrusió en fred i extrusió en calent, es desenvoluparan molt les premses d'extrusió en fred de diverses estacions, les premses de precisió i les màquines especials dissenyades i fabricades per a determinades forges.

Els mètodes d'extrusió comuns es poden dividir en les categories següents

a) Durant l'extrusió cap endavant, la direcció del flux metàl·lic és coherent amb la direcció del moviment del punxó. L'extrusió cap endavant es pot dividir en dos tipus: extrusió cap endavant sòlida i extrusió cap endavant buida. El mètode d'extrusió cap endavant pot produir peces sòlides i buides de diverses formes, com ara cargols, mandrils, tubs i cartutxos.

b) Retroextrusió: durant l'extrusió, la direcció del flux metàl·lic és oposada a la direcció de moviment del punxó. L'extrusió posterior es pot utilitzar per fabricar peces en forma de copa amb diverses formes de secció transversal, com ara carcassa d'instruments, màniga de coixinet de junta universal, etc.

c) Extrusió composta: durant l'extrusió, una part de la direcció del flux metàl·lic de la peça en brut és la mateixa que la direcció de moviment del punxó, mentre que l'altra part de la direcció del flux metàl·lic és oposada a la direcció del moviment del punxó. El mètode d'extrusió composta pot produir peces de doble tassa, també pot produir peces de tassa i vareta.

e) L'extrusió de diàmetre reduït és una mena de mètode d'extrusió cap endavant anormal amb una petita deformació, i la secció en blanc només es redueix lleugerament. S'utilitza principalment per a la fabricació de peces d'eix esglaonat amb una petita diferència de diàmetre i com a procés d'acabat de peces de tassa de forat profund.

La característica comuna dels mètodes d'extrusió anteriors és que la direcció del flux de les fitxes d'or és paral·lela a l'eix del punxó, de manera que es pot denominar col·lectivament el mètode d'extrusió axial. A més, hi ha extrusió radial i extrusió alterada.

Comparació d'extrusió en fred, extrusió en calent i extrusió calenta

a) Tot i que el mètode d'extrusió en fred té molts avantatges, la gran resistència a la deformació limita la mida de les peces i també restringeix l'ús de la tecnologia d'extrusió en fred per a materials amb gran resistència a la deformació.

b) Tot i que el mètode de formació d'extrusió en calent pot reduir la resistència a la deformació del material, pot reduir la precisió dimensional i la qualitat superficial del producte a causa dels problemes d'oxidació, descarburació i expansió tèrmica causats per l'escalfament. Per tant, generalment necessita molt de mecanitzat abans que es pugui utilitzar com a producte final.

c) El mètode d'extrusió en calent és escalfar el blanc a una temperatura adequada per sota de la temperatura de recristal·lització del metall per a l'extrusió. A causa de l'escalfament del metall, la resistència a la deformació del blanc es redueix, la formació és fàcil, el tonatge de la premsa també es pot reduir i la vida útil de la matriu s'allarga. Tanmateix, és diferent de l'extrusió en calent, perquè la possibilitat d'oxidació i descarburació és petita quan s'escalfa en el rang de baixa temperatura, i les propietats mecàniques del producte no són diferents de les de l'extrusió en fred. En particular, els materials que són difícils de mecanitzar a temperatura ambient, com ara l'acer inoxidable, l'acer d'alt carboni, alguns acers amb alt contingut de crom i els superaliatges que precipiten fases endurides, poden esdevenir mecanitzables o fàcils de mecanitzar durant l'extrusió en calent.

d) L'extrusió calenta no només és adequada per a materials difícils de processar amb una alta resistència a la deformació, sinó que també és adequada per a acers de baix carboni adequats per a l'extrusió en fred, perquè l'extrusió calenta té l'avantatge de facilitar la producció contínua. Durant l'extrusió en fred, inclosa l'extrusió en fred d'acer baix en carboni, generalment es requereix un recuit pre-suavitzat abans del processament i també es requereix un recuit entre els processos d'extrusió en fred. El tractament de passivació s'ha de dur a terme abans de l'extrusió en fred. Això dificulta l'organització de la producció contínua. Durant l'extrusió en calent, es pot evitar el recuit pre-suavitzat i el recuit entre diversos processos, i també es pot evitar el tractament superficial, cosa que fa possible la producció contínua de microestructura. Com a mínim, molts processos auxiliars es poden reduir.

e) L'extrusió calenta pot adoptar una gran deformació, que pot reduir el nombre de processos. Els costos de la matriu també es poden reduir molt i es poden utilitzar equips de forja universals en lloc d'equips de forja de preu elevat amb una rigidesa extremadament alta. Així, tot i que l'extrusió calenta necessita escalfar el metall, el cost total de processament és relativament barat, especialment quan es fabriquen peces de forma no axisimètrica amb processos complexos, l'extrusió calenta pot jugar el seu paper.

f) Actualment, el lubricant utilitzat en l'extrusió tèbia no és del tot satisfactori. Al mateix temps, també hi ha una manca de dades pràctiques sobre el tractament, i hi ha molts problemes tècnics per resoldre.

Comparació dels processos de desmuntatge en calent i en fred per a fixacions

Trastorn calent

En el procés de revolt en calent, la palangana s'escalfa per inducció o al forn o forn de forja a una temperatura superior al punt de cristal·lització del metall.

Aquesta temperatura extremadament alta és necessària per evitar l'enduriment del metall durant la deformació. Com que el metall està en estat de conformació, pot fer formes força complexes. El metall manté la ductilitat i la duresa.

La temperatura mitjana de forja necessària per a l'encapçalament en calent de diferents metalls és:

Acer fins a 1150 graus C

Aliatge d'alumini de 360 ​​a 520 graus C

Aliatge de coure de 700 a 800 graus C

Per tal de forjar alguns metalls, com l'acer superaliatge, s'adopta un revolt en calent anomenat forja isotèrmica.

Aquí, el motlle s'escalfa a la temperatura propera a la palangana per evitar el refredament superficial de les peces durant el procés de forja. La forja de vegades es porta a terme en una atmosfera controlada per minimitzar la formació d'escala d'òxid.

En termes generals, les peces complexes es fabriquen per revolt en calent perquè permet que el material es deformi en el seu estat plàstic i el metall és més fàcil de processar.

Els factors que cal tenir en compte són els següents:

Producció de peces complexes

Mides de precisió mitjana i baixa

Baix estrès o baix enduriment per treball

Estructura de gra uniforme

Augment de la ductilitat

Els desavantatges de l'encapçalament calent inclouen:

Toleràncies menys precises

El material es pot deformar durant el refredament

Canvi de l'estructura del gra metàl·lic

Possible reacció entre l'atmosfera circumdant i el metall

Encapçalament en fred (o formació en fred)

La partida en fred fa que el metall es deformi per sota del seu punt de cristal·lització. El capçal en fred redueix la ductilitat i millora la resistència a la tracció i la resistència a la fluència. L'encapçalament en fred es realitza normalment a temperatura ambient.

El metall més comú en aplicacions de capçalera en fred sol ser l'acer al carboni o l'acer d'aliatge al carboni. La partida en fred sol ser un procés de matriu tancat.

La partida en fred acostuma a ser més barata que la partida en calent i el producte final requereix poc acabat. A causa de la millora de la resistència metàl·lica mitjançant el capçal en fred, de vegades es poden utilitzar materials de grau inferior per produir peces que no es poden mecanitzar o capçar en calent.

El capçal en fred també és menys susceptible a la contaminació i la part final té un millor acabat de superfície global.

Els desavantatges inclouen:

La superfície metàl·lica ha d'estar neta i lliure d'escala d'òxid abans de forjar

Poca ductilitat del metall

Es pot produir estrès residual

Necessiteu equips més pesats i grans

Necessita motlle de major resistència

Trastorn càlid

El revolt en calent es duu a terme per sota de la temperatura de recristal·lització però per sobre de la temperatura ambient, superant els inconvenients del revolt en calent i en fred i obtenint els seus avantatges.

La formació d'una petita quantitat d'escala d'òxid es pot controlar amb més precisió que la partida calenta. En comparació amb la partida en fred, el cost de processament és menor i la pressió necessària per a la fabricació també és menor.

En comparació amb el treball en fred, es redueix l'enduriment per treball i es millora la ductilitat.