Soğuk Başlık Oluşturan Bilginin Özeti, Çabuk Ortadan Kaldırın!

Soğuk dövme (ekstrüzyon), metal basınçlı işlemeye aittir ve kesmeyen metal basınçlı işleme işlemlerinden biridir.

Üretimde, normal sıcaklıkta, önceden belirlenmiş kalıpta oluşturmak için metale dış kuvvet uygulanır. Bu yönteme genellikle soğuk başlık (ekstrüzyon) denir.

Bağlantı elemanlarına şekil verme sürecinde soğuk dövme (ekstrüzyon) teknolojisi ana işleme teknolojisidir. Soğuk başlık teknolojisi, üretim için en uygun olanıdır.cıvata, vidalar, somun ve perçin.

Bugün Xiao Bian, soğuk dövmenin temel konseptini, soğuk ekstrüzyonun gelişim tarihini, soğuk dövmenin avantajlarını ve dezavantajlarını ve soğuk dövme, sıcak dövme ve sıcak dövme karşılaştırmasını tanıtıyor.

Soğuk başlık ile ilgili temel kavram

Soğuk dövme (ekstrüzyon), hassas plastik hacim oluşturma teknolojisinin önemli bir parçasıdır. Soğuk ekstrüzyon, ekstrüzyon parçalarının gerekli şeklini, boyutunu ve belirli mekanik özelliklerini elde etmek için metal malzemeyi güçlü basınç ve belirli bir hızın etkisi altında plastik akış üretmeye zorlayarak, soğuk durumda kalıp boşluğuna metal boşluğun yerleştirilmesi anlamına gelir. .

Açıkçası, soğuk ekstrüzyon işlemi, metal akışını kontrol etmek için kalıba dayanır ve parçaları oluşturmak için büyük miktarda metal hacmi transferine dayanır.

Aslında, herhangi bir bağlantı elemanının şekillendirilmesi sadece soğuk dövme ile değil, aynı zamanda ileri ve geri ekstrüzyon, bileşik ekstrüzyon, zımbalama, haddeleme ve yıpratıcı deformasyona ek olarak diğer deformasyon yöntemleriyle de gerçekleştirilebilir.

Bu nedenle, üretimde "soğuk başlık" terimi sadece alışılagelmiş bir terimdir. Daha spesifik olarak, "soğuk başlık (ekstrüzyon)" olarak adlandırılmalıdır.

Modern soğuk ekstrüzyonun gelişim tarihi

Modern soğuk ekstrüzyon teknolojisi 18. yüzyılın sonunda başladı. Fransızlar, Fransız Devrimi sırasında kurşunu küçük deliklerden mermilere sıkarak soğuk ekstrüzyona başladı.

1830'da Fransa'daki bazı insanlar ters ekstrüzyonla kurşun ve kalay borular üretmek için mekanik presler kullanmaya başladılar.

1906'da, Amerika Birleşik Devletleri'nde pirinç takım düğmeleri üretmek için, birisi ileri ekstrüzyonun içi boş fincan boşluğunun patent hakkını elde etti.

1909 yılında Amerikalılar tarafından patenti alınan Hooker yöntemi, ileri zımbalama ekstrüzyon yöntemidir. Metal akış yönü, zımbalama ekstrüzyon yönü ile aynıdır. 1906 patenti satın alındıktan sonra geliştirilmiştir. Patentte yer alan cup blank derin çekme yöntemi ile imal edilmektedir.

Birinci Dünya Savaşı'nda, pirinç kovanı üretmek için Hooker yöntemi kullanıldı. 1934'te İkinci Dünya Savaşı'ndan önce, Almanlar bu yöntemi çelik kovanı deneme üretimi için kullandılar, ancak ciddi termal yapışma nedeniyle başarısız oldular.

İkinci Dünya Savaşı'nın ortasına kadar, ekstrüzyon yöntemi, iş parçasının yüzeyinde bir fosfat filmi oluşturmak için yeni bir yüzey yağlama işlemi yönteminin kullanılması nedeniyle çelik kartuş kovanının imalatında başarılı oldu.

O zamandan beri, soğuk ekstrüzyon teknolojisi pratik hale geldi ve soğuk dövme teknolojisinde en yaygın kullanılan yöntem haline geldi.

1960'larda Japonya'nın otomobil endüstrisinin büyümesi, soğuk ekstrüzyon teknolojisinin gelişimi için elverişli koşullar yarattı. Soğuk ekstrüzyon ekipmanı açısından, Japonya'nın ilk 2000kN PK hassas presi (dirsek presi) 1933'te Japon Keida Corporation tarafından üretildiğinden bu yana, şimdiye kadar 2000'den fazla PK serisi pres üretildi.

Otomobil endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, yüksek hassasiyetli pres talebi giderek daha acil hale geliyor. Huida Co., Ltd. ayrıca çeşitli dövme presleri geliştirmiştir.

Aynı zamanda Japon Komatsu, LIC ve LZC serisi soğuk dövme şekillendirme preslerini yüksek hassasiyet ve kolay kullanım hedefiyle geliştirmiştir.

Soğuk ekstrüzyon ürünleri açısından, Japonya, 1970'lerde marş kavrama dişlisini, tahrik mili kamasını ve alternatör kutup çekirdeğini başarıyla soğuk ekstrüde etti. 1980'lerde, aynı zamanda, büyük, yüksek hassasiyetli sabit hızlı bilya dış yatağı, iç yatağı, çapraz mili, otomobil diferansiyel konik dişlisi ve diğer yüksek hassasiyetli parçaları da başarıyla soğuk ekstrüde etti. Japon arabalarının yüksek performans göstermesine ve üretim maliyetlerinin düşmesine büyük katkılar sağlamıştır.

Çin'deki soğuk ekstrüzyon teknolojisi, Japonya'dakine benzer bir başlangıç ​​süresine sahiptir. 1970'lerde Çin, bisikletlerin, otomobil elektrikli ev aletlerinin ve diğer ürünlerin parti üretiminde süper soğutmalı ekstrüzyon teknolojisini destekliyordu ve başlangıç ​​dişlisinin ekstrüzyon şekillendirmesini başarıyla geliştirdi ve seri üretime soktu.

Bununla birlikte, proses, ekipman, malzemeler, kalıplar, yağlama, otomasyon cihazları ve ham parçanın orijinal boyutu, orijinal durumu ve son işlemleri gibi bir dizi teknik problem temelden çözülmemiş, bu nedenle büyük ölçüde geliştirilmemiştir. 1980'lerde, ev aletleri ile otomobil ve motosiklet endüstrilerinin hızlı gelişimi, soğuk ekstrüzyon proses ekipmanı ve üretim teknolojisinin tanıtımı, sindirimi ve emilimi ile bilimsel araştırmacılar, üretim uygulamaları yoluyla soğuk ekstrüzyon teknolojisinin birçok sorununun üstesinden geldi ve aynı zamanda , soğuk dövme ekipmanı da büyük ölçüde gelişti.

Şu anda Çin, saat kasaları, bisiklet volanları, merkez milleri, hassas dövme dişliler, otomobiller için sabit hızlı üniversal mafsallar, içten yanmalı motorlar için bujiler ve piston pimleri, otomobil iticileri, kamera parçaları, otomobil marş yönlendirme kovanları üretebilmiştir. marş dişlileri vb. soğuk ekstrüzyon teknolojisi ile yurt içi ve yurt dışında aynı seviyeye ulaşmıştır.

Soğuk dövme (ekstrüzyon) işleminin avantajları

Soğuk ekstrüzyon teknolojisi, esas olarak küçük ve orta ölçekli dövmelerin büyük ölçekli üretiminde kullanılan, yüksek hassasiyet, yüksek verimlilik, yüksek kalite ve düşük tüketim ile gelişmiş bir üretim teknolojisidir. Diğer işleme süreçleriyle karşılaştırıldığında, soğuk ekstrüzyon aşağıdaki avantajlara sahiptir:

a) Hammaddeleri saklayın. Soğuk ekstrüzyon, kesmeyi büyük ölçüde azaltabilen ve malzeme kullanımını iyileştirebilen gerekli şekle sahip parçalar yapmak için metalin plastik deformasyonunu kullanmaktır. Soğuk ekstrüzyonun malzeme kullanım oranı genellikle yüzde 80'den fazla olabilir.

b) Emek verimliliğini artırmak. Parçaları üretmek için kesmek yerine soğuk ekstrüzyon işlemini kullanmak üretkenliği birkaç kat, onlarca, hatta yüzlerce kez artırabilir.

c) Parçalar ideal yüzey pürüzlülüğü ve boyutsal doğruluk elde edebilir. Parçaların hassasiyeti IT7~IT8'e ulaşabilir ve yüzey pürüzlülüğü R0.2~R0.6'ya ulaşabilir. Bu nedenle, soğuk ekstrüzyonla işlenen parçalar nadiren yeniden kesilir ve yalnızca özel gereksinimlerin olduğu yerlerde ince bir şekilde taşlanması gerekir.

d) Parçaların mekanik özelliklerini iyileştirmek. Soğuk ekstrüzyondan sonra metalin soğuk iş sertleştirmesi ve parçaların içinde makul bir lif akış çizgisi dağılımının oluşması, parçaların mukavemetini ham maddelerden çok daha yüksek hale getirir. Ek olarak, makul bir soğuk ekstrüzyon işlemi, parçaların yüzeyinde basınç gerilimi oluşturabilir ve yorulma mukavemetini artırabilir. Bu nedenle, başlangıçta soğuk ekstrüzyon işleminden sonra ısıl işlem takviyesine ihtiyaç duyan bazı parçalar için ısıl işlem işlemi atlanabilir. Bazı parçaların orijinal olarak yüksek mukavemetli çelikten yapılması gerekir ve soğuk ekstrüzyon işleminden sonra düşük mukavemetli çelik ile değiştirilebilir.

e) Karmaşık şekilli ve kesilmesi zor parçaları işleyebilir. Düzensiz bölüm, karmaşık iç boşluk, iç dişler ve görünmez iç oluk gibi.

f) Parça maliyetlerini azaltın. Soğuk ekstrüzyon prosesi hammadde tasarrufu, üretkenliği artırma, parça kesim miktarını azaltma ve yüksek kaliteli malzemeleri zayıf malzemelerle değiştirme avantajlarına sahip olduğundan, parça maliyeti büyük ölçüde azalır.

Soğuk ekstrüzyon teknolojisinin uygulanmasındaki zorluklar

1) Kalıplar için yüksek gereksinimler. Soğuk ekstrüzyon sırasında, boşluk kalıpta üç boyutlu sıkıştırma gerilimine tabi tutulur, bu da deformasyon direncini önemli ölçüde artırır, bu da kalıbın gerilimini genel damgalama kalıbınınkinden çok daha fazla yapar. Çeliğin soğuk ekstrüzyonu sırasında kalıbın gerilimi genellikle 2000MPa~2500MPa'ya ulaşır. Kalıp, yüksek mukavemete ek olarak, yeterli darbe tokluğuna ve aşınma direncine de sahip olmalıdır. Ek olarak, kalıptaki boş metalin güçlü plastik deformasyonu, kalıp sıcaklığını yaklaşık 250 derece ~ 300 dereceye yükseltecektir. Bu nedenle, kalıp malzemesi belirli bir tavlama stabilitesine ihtiyaç duyar. Yukarıdaki koşullar nedeniyle, soğuk ekstrüzyon kalıbının ömrü, damgalama kalıbınınkinden çok daha düşüktür.

2) Büyük tonajlı pres gereklidir. Soğuk ekstrüzyon sırasında boşluğun büyük deformasyon direnci nedeniyle yüzlerce hatta binlerce ton pres gerekir.

3) Soğuk ekstrüzyon kalıbının yüksek maliyeti nedeniyle, genellikle yalnızca büyük miktarlarda üretilen parçalara uygulanabilir. Uygun minimum parti boyutu 50000~100000 adettir.

4) Körüğün ekstrüzyondan önce yüzey işlemine tabi tutulması gerekir. Bu hem proses sayısını arttırıp geniş bir üretim alanını kaplamakta hem de üretim otomasyonunun gerçekleştirilmesini zorlaştırmaktadır.

5) Yüksek mukavemetli malzemelerin işlenmesi için uygun değildir.

6) Soğuk ekstrüzyon parçalarının plastikliği ve darbe tokluğu zayıflar ve parçaların artık gerilimi büyüktür, bu da parçaların deformasyonunun ve korozyon direncinin (gerilme korozyonu) azalmasına yol açacaktır.

Soğuk ekstrüzyon teknolojisinin gelişme eğilimi

1) Gittikçe ciddileşen enerji kriziyle birlikte, insanlar çevre kalitesine daha fazla dikkat edecek ve giderek artan şiddetli pazar rekabeti, dövme üretimini yüksek verimlilik, yüksek kalite, arıtma, enerji tasarrufu ve malzeme tasarrufu yönünde geliştirmeye teşvik edecektir. Bu nedenle, ekstrüzyon ve diğer teknolojik araçlarla üretilen rafine dövmelerin çıktısı, pazar rekabetinde büyük ölçüde gelişecektir.

2) Otomobilin hafiflik, yüksek hız ve pürüzsüzlük yönünde gelişmesiyle, dövme parçaların boyutsal doğruluğu, ağırlık doğruluğu ve mekanik özellikleri için daha yüksek gereksinimler ortaya konur. Örneğin, büyük ve küçük uçlar arasındaki hata gerekliliklerine ek olarak, araba motoru için dövme biyel kolu ağırlık hatasının da 8g'den fazla olmaması gerekir. Yeni ürünlerin yüksek gereksinimleri, rafine üretim teknolojisinin gelişimini teşvik edecektir.

3) Uzmanlaşmış ve büyük ölçekli üretim organizasyonu, hala soğuk ekstrüzyon üretiminin gelişme yönü ve eğilimidir. Fransa'da, 1991'den 1994'e kadar ekstrüzyon işlemiyle dövme parçalar üreten profesyonel imalatçıların toplam emek üretkenliği, yani kişi başına ekstrüzyon parçalarının çıktı ve çıktı değeri, kalıpta dövme veya serbest dövme üreten genel imalatçılarınkinden daha yüksektir. Örnek olarak 1994'ü ele alalım, profesyonel üreticilerin ekstrüzyon parçalarının kişi başına üretimi 51024 KG idi ve 775688 franklık bir çıktı değeri yarattı. Aynı dönemde, dövme kalıp üreten imalatçıların kişi başına ortalama çıktısı sadece 39344 KG, çıktı değeri ise 592384 frank olup, bu oran sadece yüzde 77,1 ve ekstrüzyon parçalarının profesyonel imalatçılarının yüzde 76,37'sidir. Serbest dövme fabrikası ile karşılaştırıldığında daha düşüktür.

4) Özel ekstrüzyon makinesi bir gelişme trendi haline gelecektir. Orta ve küçük dövmelerin rafine üretiminin gelişmesi ve soğuk ekstrüzyon ve sıcak ekstrüzyon işlemlerinin teşvik edilmesi ve uygulanmasıyla, çok istasyonlu soğuk ekstrüzyon presleri, hassas presler ve belirli dövmeler için tasarlanıp üretilen özel makineler büyük ölçüde geliştirilecektir.

Yaygın ekstrüzyon yöntemleri aşağıdaki kategorilere ayrılabilir

a) İleri ekstrüzyon sırasında, metal akış yönü zımbanın hareket yönü ile tutarlıdır. İleri ekstrüzyon iki tipe ayrılabilir: katı ileri ekstrüzyon ve içi boş ileri ekstrüzyon. İleri ekstrüzyon yöntemi, vidalar, mandreller, borular ve kovanlar gibi çeşitli şekillerde katı ve içi boş parçalar üretebilir.

b) Geri-ekstrüzyon: Ekstrüzyon sırasında metal akış yönü zımbanın hareket yönünün tersidir. Geri ekstrüzyon, alet muhafazası, üniversal mafsal yatağı kovanı, vb. gibi çeşitli kesit şekillerine sahip çanak şeklindeki parçaları üretmek için kullanılabilir.

c) Bileşik ekstrüzyon: Ekstrüzyon sırasında, boşluğun metal akış yönünün bir kısmı zımbanın hareket yönü ile aynı iken, metal akış yönünün diğer kısmı zımbanın hareket yönünün tersidir. Bileşik ekstrüzyon yöntemi, çift kap parçaları üretebilir, ayrıca kap ve çubuk parçaları üretebilir.

e) Azaltılmış çaplı ekstrüzyon, küçük deformasyona sahip bir tür anormal ileri ekstrüzyon yöntemidir ve boş kısım sadece biraz azalır. Esas olarak küçük çaplı çap farkı olan kademeli mil parçalarının imalatında ve derin delikli kap parçalarının bitirme işlemi olarak kullanılır.

Yukarıdaki ekstrüzyon yöntemlerinin ortak özelliği, altın yongalarının akış yönünün zımba eksenine paralel olmasıdır, bu nedenle topluca eksenel ekstrüzyon yöntemi olarak anılabilir. Ek olarak, radyal ekstrüzyon ve üzücü ekstrüzyon vardır.

Soğuk ekstrüzyon, sıcak ekstrüzyon ve sıcak ekstrüzyonun karşılaştırılması

a) Soğuk ekstrüzyon yönteminin birçok avantajı olmasına rağmen, büyük deformasyon direnci parçaların boyutunu sınırlar ve ayrıca büyük deformasyon direncine sahip malzemeler için soğuk ekstrüzyon teknolojisinin kullanımını kısıtlar.

b) Sıcak ekstrüzyon şekillendirme yöntemi malzemenin deformasyon direncini azaltabilse de, ısınmanın neden olduğu oksidasyon, dekarbürizasyon ve termal genleşme sorunları nedeniyle ürünün boyutsal doğruluğunu ve yüzey kalitesini düşürebilir. Bu nedenle, nihai ürün olarak kullanılabilmesi için genellikle çok fazla işlemeye ihtiyaç duyar.

c) Sıcak ekstrüzyon yöntemi, işlenmemiş parçayı ekstrüzyon için metalin yeniden kristalleşme sıcaklığının altında uygun bir sıcaklığa kadar ısıtmaktır. Metalin ısınması nedeniyle, boşluğun deformasyon direnci azalır, şekillendirme kolaydır, presin tonajı da azaltılabilir ve kalıbın ömrü uzar. Bununla birlikte, sıcak ekstrüzyondan farklıdır, çünkü düşük sıcaklık aralığında ısıtıldığında oksidasyon ve dekarbürizasyon olasılığı düşüktür ve ürünün mekanik özellikleri soğuk ekstrüzyondan farklı değildir. Özellikle, paslanmaz çelik, yüksek karbonlu çelik, yüksek krom içeriğine sahip bazı çelikler ve sertleştirilmiş fazları çökelten süper alaşımlar gibi oda sıcaklığında işlenmesi zor olan malzemeler, sıcak ekstrüzyon sırasında makinede işlenebilir veya kolay işlenebilir hale gelebilir.

d) Sıcak ekstrüzyon, yalnızca yüksek deformasyon direncine sahip işlenmesi zor malzemeler için uygun değildir, aynı zamanda soğuk ekstrüzyona uygun düşük karbonlu çelik için de uygundur, çünkü sıcak ekstrüzyon sürekli üretimi kolaylaştırma avantajına sahiptir. Düşük karbonlu çeliğin soğuk ekstrüzyonu da dahil olmak üzere soğuk ekstrüzyon sırasında, genellikle işlemeden önce ön yumuşatma tavlaması gerekir ve soğuk ekstrüzyon işlemleri arasında da tavlama gerekir. Pasivasyon işlemi, soğuk ekstrüzyondan önce yapılmalıdır. Bu, sürekli üretimi organize etmeyi zorlaştırır. Sıcak ekstrüzyon sırasında, ön yumuşatma tavlaması ve çeşitli işlemler arasındaki tavlamadan kaçınılabilir ve ayrıca mikro yapının sürekli üretimini mümkün kılan yüzey işleminden de kaçınılabilir. En azından birçok yardımcı işlem azaltılabilir.

e) Sıcak ekstrüzyon, işlem sayısını azaltabilen büyük deformasyonu benimseyebilir. Kalıp maliyetleri de büyük ölçüde azaltılabilir ve son derece yüksek sertliğe sahip yüksek fiyatlı dövme ekipmanı yerine evrensel dövme ekipmanı kullanılabilir. Bu nedenle, sıcak ekstrüzyonun metali ısıtması gerekmesine rağmen, toplam işleme maliyeti nispeten ucuzdur, özellikle karmaşık işlemlerle eksenel simetrik olmayan şekilli parçalar üretilirken, sıcak ekstrüzyon rolünü oynayabilir.

f) Şu anda, sıcak ekstrüzyonda kullanılan yağlayıcı tamamen tatmin edici değildir. Aynı zamanda, işleme konusunda pratik veri eksikliği de vardır ve çözülmesi gereken birçok teknik problem vardır.

Bağlantı elemanları için sıcak ve soğuk öğütme işlemlerinin karşılaştırılması

Sıcak üzücü

Sıcak yığma işleminde, kütük indüksiyonla veya dövme fırınında veya fırınında metalin kristalleşme noktasının üzerindeki sıcaklığa kadar ısıtılır.

Bu aşırı yüksek sıcaklık, deformasyon sırasında metalin gerinim sertleşmesini önlemek için gereklidir. Metal şekil verme aşamasında olduğu için oldukça karmaşık şekiller verebilmektedir. Metal sünekliği ve tokluğu korur.

Farklı metallerin sıcak dövülmesi için gereken ortalama dövme sıcaklığı:

1150 derece C'ye kadar çelik

Alüminyum alaşımı 360 ila 520 derece C

Bakır alaşımı 700 ila 800 derece C

Süper alaşımlı çelik gibi bazı metalleri dövmek için, izotermal dövme adı verilen sıcak dövme kullanılır.

Burada kalıp, dövme işlemi sırasında parçaların yüzey soğumasını önlemek için kütüğe yakın bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Dövme bazen oksit ölçeği oluşumunu en aza indirmek için kontrollü bir atmosferde gerçekleştirilir.

Genel olarak konuşursak, karmaşık parçalar, malzemenin plastik halinde deforme olmasına izin verdiği ve metalin işlenmesi daha kolay olduğu için sıcak yığma ile üretilir.

Sıcak başlık dikkate alınması gereken faktörler şunları içerir:

Karmaşık parçaların üretimi

Orta ve düşük hassasiyetli boyutlar

Düşük stres veya düşük iş sertleşmesi

Düzgün tane yapısı

Artan süneklik

Sıcak başlığın dezavantajları şunları içerir:

Daha az hassas toleranslar

Soğutma sırasında malzeme bükülebilir

Değişen metal tane yapısı

Çevreleyen atmosfer ve metal arasında olası reaksiyon

Soğuk başlık (veya soğuk şekillendirme)

Soğuk yönlendirme, metalin kristalleşme noktasının altında deforme olmasına neden olur. Soğuk dövme, sünekliği azaltır ve çekme dayanımını ve akma dayanımını artırır. Soğuk dövme genellikle oda sıcaklığında gerçekleştirilir.

Soğuk dövme uygulamalarında en yaygın metal genellikle karbon çeliği veya karbon alaşımlı çeliktir. Soğuk dövme genellikle kapalı bir kalıp işlemidir.

Soğuk dövme genellikle sıcak dövmeden daha ucuzdur ve son ürün çok az bitirme gerektirir. Soğuk dövme ile metal mukavemetinin iyileştirilmesi nedeniyle, bazen makineyle işlenemeyen veya sıcak dövme yapılamayan parçalar üretmek için daha düşük dereceli malzemeler kullanılabilir.

Soğuk dövme ayrıca kirliliğe karşı daha az hassastır ve son kısım daha iyi genel yüzey kalitesine sahiptir.

Dezavantajlar şunları içerir:

Dövme işleminden önce metal yüzey temiz ve oksit ölçeğinden arındırılmış olmalıdır.

Metalin zayıf sünekliği

Artık stres oluşabilir

Daha ağır ve daha büyük ekipmana ihtiyacınız var

Daha yüksek mukavemetli kalıba ihtiyacınız var

Sıcak üzücü

Sıcak yığma, yeniden kristalleşme sıcaklığının altında ancak oda sıcaklığının üzerinde gerçekleştirilir, sıcak yığma ve soğuk kıvırmanın dezavantajlarının üstesinden gelinir ve avantajları elde edilir.

Az miktarda oksit tortusu oluşumu, sıcak başlıktan daha doğru bir şekilde kontrol edilebilir. Soğuk dövme ile karşılaştırıldığında, işleme maliyeti daha düşüktür ve imalat için gereken basınç da daha düşüktür.

Soğuk işleme ile karşılaştırıldığında, iş sertleşmesi azalır ve süneklik artar.