Samenvatting van Cold Heading Forming-kennis, berg het snel op!

Koud koppen (extrusie) behoort tot de metaaldrukverwerking en is een van de niet-snijdende metaaldrukverwerkingsprocessen.

Tijdens de productie wordt bij normale temperatuur externe kracht op het metaal uitgeoefend om het in de vooraf bepaalde mal te vormen. Deze methode wordt meestal koude kop (extrusie) genoemd.

In het vormproces van bevestigingsmiddelen is de koude kop (extrusie) technologie een belangrijke verwerkingstechnologie. De koude koptechnologie is het meest geschikt om te producerenbouten, schroeven, moeren en klinknagels.

Vandaag introduceert Xiao Bian het basisconcept van koude kop, de ontwikkelingsgeschiedenis van koude extrusie, de voor- en nadelen van koude kop, en de vergelijking van koude kop, hete kop en warme kop.

Basisconcept van koude koers

Koud koppen (extrusie) is een belangrijk onderdeel van de precisietechnologie voor het vormen van kunststofvolumes. Koude extrusie verwijst naar het plaatsen van metalen blanco in de vormholte onder koude toestand, waardoor metaalmateriaal wordt gedwongen om plastic stroom te produceren onder invloed van sterke druk en bepaalde snelheid, om de vereiste vorm, grootte en bepaalde mechanische eigenschappen van de extrusiedelen te verkrijgen .

Het is duidelijk dat het koude extrusieproces afhankelijk is van de matrijs om de metaalstroom te beheersen, en vertrouwt op de massale overdracht van metaalvolume om onderdelen te vormen.

In feite kan het vormen van elk bevestigingsmiddel niet alleen worden gerealiseerd door koude kop, maar ook door voorwaartse en achterwaartse extrusie, samengestelde extrusie, ponsen, walsen en andere vervormingsmethoden naast stuikvervorming.

Daarom is de term "koude kop" in de productie slechts een gebruikelijke term. Meer specifiek zou het "koude kop (extrusie)" moeten heten.

Ontwikkelingsgeschiedenis van moderne koude extrusie

De moderne koude-extrusietechnologie begon aan het einde van de 18e eeuw. De Fransen begonnen met koude extrusie door tijdens de Franse Revolutie lood uit kleine gaatjes in kogels te persen.

In 1830 begonnen sommige mensen in Frankrijk mechanische persen te gebruiken om buizen van lood en tin te produceren door middel van omgekeerde extrusie.

Om in de Verenigde Staten koperen kostuumknopen te vervaardigen, heeft iemand in 1906 het octrooirecht verkregen van de holle kopvorm van de voorwaartse extrusie.

De Hooker-methode, die in 1909 door Amerikanen werd gepatenteerd, is de voorwaartse pons-extrusiemethode. De metaalstroomrichting is hetzelfde als de pons-extrusierichting. Het werd ontwikkeld nadat het patent uit 1906 was gekocht. De onbewerkte kop in het patent is vervaardigd door middel van de dieptrekmethode.

In de Eerste Wereldoorlog werd de Hooker-methode gebruikt om de messing patroonhuls te vervaardigen. In 1934, voor de Tweede Wereldoorlog, gebruikten de Duitsers deze methode om de stalen patroonhuls te testen, maar faalden vanwege de ernstige thermische hechting.

Pas in het midden van de Tweede Wereldoorlog was de extrusiemethode succesvol bij het vervaardigen van de stalen patroonhuls dankzij het gebruik van een nieuwe behandelingsmethode voor oppervlaktesmering - om een ​​fosfaatfilm op het oppervlak van het werkstuk te vormen.

Sindsdien is de koude-extrusietechnologie praktisch geworden en de meest gebruikte methode in de koudsmeedtechnologie geworden.

In de jaren zestig creëerde de groei van de Japanse auto-industrie gunstige voorwaarden voor de ontwikkeling van koude-extrusietechnologie. Vanuit het perspectief van apparatuur voor koude extrusie, sinds Japans eerste 2000 kN PK-precisiepers (elleboogpers) werd geproduceerd door de Japanse Keida Corporation in 1933, zijn er tot nu toe meer dan 2000 PK-seriepersen geproduceerd.

Met de ontwikkeling van de auto-industrie wordt de vraag naar uiterst nauwkeurige persen steeds urgenter. Huida Co., Ltd. heeft ook verschillende smeedpersen ontwikkeld.

Tegelijkertijd heeft het Japanse Komatsu de LIC- en LZC-serie koudsmeedpersen ontwikkeld met hoge precisie en eenvoudige bediening als doel.

Vanuit het perspectief van koude extrusieproducten heeft Japan in de jaren zeventig met succes het startkoppelingstandwiel, de spiebaan van de aandrijfas en de dynamopoolkern koud geëxtrudeerd. In de jaren 1980, het ook met succes koud geëxtrudeerd grote hoge precisie constante snelheid bal buitenring, binnenring, dwarsas, auto differentieel conische tandwielen en andere hoge precisie-onderdelen. Het heeft grote bijdragen geleverd aan de hoge prestaties van Japanse auto's en de verlaging van de productiekosten.

De koude-extrusietechnologie in China heeft een vergelijkbare starttijd als die in Japan. In de jaren zeventig promootte China de onderkoelde extrusietechnologie bij de batchproductie van fietsen, elektrische auto-apparaten en andere producten, en ontwikkelde het met succes de extrusievorming van het starttandwiel en stopte het in batchproductie.

Een reeks technische problemen zoals proces, apparatuur, materialen, matrijzen, smering, automatiseringsapparatuur en de oorspronkelijke grootte, originele staat en nabehandeling van de blanco zijn echter niet fundamenteel opgelost, dus het is niet sterk ontwikkeld. In de jaren tachtig, met de snelle ontwikkeling van huishoudelijke apparaten en de auto- en motorfietsindustrie, de introductie, vertering en absorptie van koude extrusieprocesapparatuur en productietechnologie, overwonnen wetenschappelijke onderzoekers veel problemen van koude extrusietechnologie door middel van productiepraktijken, en tegelijkertijd , heeft de apparatuur voor koud smeden zich ook enorm ontwikkeld.

Op dit moment heeft China horlogekasten, vliegwielen voor fietsen, middenassen, nauwkeurig gesmede tandwielen, kruiskoppelingen met constante snelheid voor auto's, bougies en zuigerpennen voor verbrandingsmotoren, autostoters, camera-onderdelen, richthulzen voor auto's kunnen produceren, startversnellingen, enz. Met koude extrusietechnologie, en heeft in binnen- en buitenland hetzelfde niveau bereikt.

Voordelen van koude kop (extrusie) proces

Koude extrusietechnologie is een geavanceerde productietechnologie met hoge precisie, hoog rendement, hoge kwaliteit en laag verbruik, die voornamelijk wordt gebruikt bij de grootschalige productie van kleine en middelgrote smeedstukken. In vergelijking met andere verwerkingsprocessen heeft koude extrusie de volgende voordelen:

a) Spaar grondstoffen. Koude extrusie is om de plastische vervorming van metaal te gebruiken om onderdelen van de gewenste vorm te maken, wat het snijden aanzienlijk kan verminderen en het materiaalgebruik kan verbeteren. De materiële bezettingsgraad van koude uitdrijving kan over het algemeen meer dan 80 percenten bereiken.

b) Arbeidsproductiviteit verbeteren. Het gebruik van een koud extrusieproces in plaats van snijden om onderdelen te vervaardigen, kan de productiviteit meerdere malen, tientallen keren of zelfs honderden keren verhogen.

c) Onderdelen kunnen een ideale oppervlakteruwheid en maatnauwkeurigheid verkrijgen. De precisie van onderdelen kan IT7~IT8 bereiken en de oppervlakteruwheid kan R0.2~R0.6 bereiken. Onderdelen die door koude extrusie zijn verwerkt, worden daarom zelden opnieuw gesneden en hoeven alleen te worden fijngeslepen op plaatsen met speciale eisen.

d) Verbeter de mechanische eigenschappen van onderdelen. De koude verharding van het metaal na koude extrusie en de vorming van een redelijke vezelstroomlijnverdeling binnen de onderdelen maken de sterkte van de onderdelen veel hoger dan die van de grondstoffen. Bovendien kan een redelijk koud extrusieproces drukspanning op het oppervlak van onderdelen vormen en de vermoeiingssterkte verbeteren. Daarom kan het warmtebehandelingsproces worden weggelaten voor sommige onderdelen die oorspronkelijk warmtebehandelingsversterking nodig hebben na het koude extrusieproces. Sommige onderdelen moeten oorspronkelijk van hoogwaardig staal worden gemaakt en kunnen na een koud extrusieproces worden vervangen door staal met een lage sterkte.

e) Het kan delen verwerken met een complexe vorm en moeilijk te snijden zijn. Zoals onregelmatige sectie, complexe interne holte, interne tanden en onzichtbare interne groef.

f) Deelkosten verlagen. Omdat het koude extrusieproces de voordelen heeft van het besparen van grondstoffen, het verbeteren van de productiviteit, het verminderen van het aantal snijdelen en het vervangen van hoogwaardige materialen door slechte materialen, worden de kosten van onderdelen aanzienlijk verlaagd.

Moeilijkheden bij het toepassen van koude-extrusietechnologie

1) Hoge eisen aan matrijzen. Tijdens koude extrusie wordt de blanco onderworpen aan driedimensionale drukspanning in de matrijs, wat de vervormingsweerstand aanzienlijk verhoogt, waardoor de spanning van de matrijs veel groter is dan die van de algemene stempelmatrijs. Bij koude extrusie van staal bereikt de spanning van de matrijs vaak 2000 MPa ~ 2500 MPa. Naast een hoge sterkte moet de mal ook voldoende slagvastheid en slijtvastheid hebben. Bovendien zal de sterke plastische vervorming van de metalen plano in de mal de maltemperatuur verhogen tot ongeveer 250 graden ~ 300 graden. Daarom heeft het vormmateriaal een bepaalde ontlaatstabiliteit nodig. Vanwege de bovenstaande omstandigheden is de levensduur van een koude extrusiematrijs veel lager dan die van een stempelmatrijs.

2) Grote tonnagepers is vereist. Vanwege de grote vervormingsweerstand van de plano tijdens koude extrusie zijn honderden of zelfs duizenden tonnen pers nodig.

3) Vanwege de hoge kosten van koude extrusiematrijzen, is deze over het algemeen alleen van toepassing op onderdelen die in grote hoeveelheden worden geproduceerd. De geschikte minimale batchgrootte is 50000 ~ 100000 stuks.

4) De blanco moet vóór extrusie een oppervlaktebehandeling ondergaan. Dit verhoogt niet alleen het aantal processen en neemt een groot productiegebied in beslag, maar maakt het ook moeilijk om productieautomatisering te realiseren.

5) Het is niet geschikt voor het verwerken van zeer sterke materialen.

6) De plasticiteit en slagvastheid van koude extrusieonderdelen worden slecht en de restspanning van onderdelen is groot, wat zal leiden tot een vermindering van vervorming en corrosieweerstand van onderdelen (spanningscorrosie).

Ontwikkelingstrend van koude extrusietechnologie

1) Met de steeds ernstiger wordende energiecrisis zullen mensen meer aandacht besteden aan de milieukwaliteit, en de steeds heviger wordende marktconcurrentie zal de smeedproductie bevorderen om zich te ontwikkelen in de richting van hoge efficiëntie, hoge kwaliteit, verfijning, energiebesparing en materiaalbesparing. Daarom zal de output van verfijnde smeedstukken geproduceerd door extrusie en andere technologische middelen sterk worden ontwikkeld in de concurrentie op de markt.

2) Met de ontwikkeling van auto's in de richting van lichtgewicht, hoge snelheid en soepelheid, worden er hogere eisen gesteld aan de maatnauwkeurigheid, gewichtsnauwkeurigheid en mechanische eigenschappen van smeedstukken. Naast de vereisten voor de fout tussen de grote en kleine uiteinden, moet bijvoorbeeld ook de gewichtsfout van elk smeedstuk van een drijfstang voor een automotor niet meer dan 8 g zijn. De hoge eisen die aan nieuwe producten worden gesteld, zullen de ontwikkeling van verfijnde productietechnologie bevorderen.

3) Gespecialiseerde en grootschalige productieorganisatie is nog steeds de ontwikkelingsrichting en trend van koude extrusieproductie. In Frankrijk is de totale arbeidsproductiviteit van professionele fabrikanten die smeedstukken produceren door extrusieproces van 1991 tot 1994, dat wil zeggen de output en outputwaarde van extrusiedelen per persoon, hoger dan die van algemene fabrikanten die matrijssmeedwerk of gratis smeedwerk produceren. Neem 1994 als voorbeeld, de output per capita van extrusieonderdelen van professionele fabrikanten was 51024KG, wat een outputwaarde van 775688 frank opleverde. In dezelfde periode bedroeg de gemiddelde output per persoon van de fabrikanten die matrijssmeedstukken produceerden slechts 39344KG, met een outputwaarde van 592384 frank, wat slechts 77,1 procent was en 76,37 procent van de professionele fabrikanten van extrusieonderdelen. In vergelijking met de gratis smeedfabriek is deze lager.

4) Speciale extrusiemachine wordt een ontwikkelingstrend. Met de ontwikkeling van een verfijnde productie van middelgrote en kleine smeedstukken en de promotie en toepassing van koude extrusie- en warme extrusieprocessen, zullen koude extrusiepersen met meerdere stations, precisiepersen en speciale machines die zijn ontworpen en vervaardigd voor bepaalde smeedstukken sterk worden ontwikkeld.

Gangbare extrusiemethoden kunnen worden onderverdeeld in de volgende categorieën

a) Tijdens voorwaartse extrusie is de stroomrichting van het metaal consistent met de bewegingsrichting van de pons. De voorwaartse extrusie kan worden onderverdeeld in twee soorten: vaste voorwaartse extrusie en holle voorwaartse extrusie. De voorwaartse extrusiemethode kan massieve en holle onderdelen van verschillende vormen produceren, zoals schroeven, doornen, buizen en patroonhulzen.

b) Back-extrusie: tijdens extrusie is de stroomrichting van het metaal tegengesteld aan de bewegingsrichting van de pons. Back-extrusie kan worden gebruikt om komvormige onderdelen met verschillende dwarsdoorsnedevormen te vervaardigen, zoals instrumentbehuizing, kruiskoppelinglagerbus, enz.

c) Samengestelde extrusie: tijdens extrusie is een deel van de metaalstroomrichting van de plano gelijk aan de bewegingsrichting van de pons, terwijl het andere deel van de metaalstroomrichting tegengesteld is aan de bewegingsrichting van de pons. De samengestelde extrusiemethode kan dubbele kopdelen produceren, kan ook kop- en staafdelen produceren.

e) Extrusie met verminderde diameter is een soort abnormale voorwaartse extrusiemethode met kleine vervorming en het blanco gedeelte is slechts in geringe mate verkleind. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het vervaardigen van getrapte schachtdelen met een klein verschil in diameter en als afwerkingsproces van komdelen met diepe gaten.

Het gemeenschappelijke kenmerk van de bovenstaande extrusiemethoden is dat de stroomrichting van de goudchips evenwijdig is aan de ponsas, dus er kan gezamenlijk naar worden verwezen als de axiale extrusiemethode. Daarnaast zijn er radiale extrusie en stuikextrusie.

Vergelijking van koude extrusie, hete extrusie en warme extrusie

a) Hoewel de koude extrusiemethode veel voordelen heeft, beperkt de grote vervormingsweerstand de grootte van onderdelen en beperkt ook het gebruik van koude extrusietechnologie voor materialen met een grote vervormingsweerstand.

b) Hoewel de hete extrusievormmethode de vervormingsweerstand van het materiaal kan verminderen, kan het de maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van het product verminderen vanwege de problemen van oxidatie, ontkoling en thermische uitzetting veroorzaakt door verwarming. Daarom is er over het algemeen veel bewerking nodig voordat het als eindproduct kan worden gebruikt.

c) Warme extrusiemethode is om de blanco te verwarmen tot een geschikte temperatuur onder de metaalherkristallisatietemperatuur voor extrusie. Door metaalverwarming wordt de vervormingsweerstand van de plano verminderd, is vormen eenvoudig, kan ook de tonnage van de pers worden verminderd en wordt de levensduur van de matrijs verlengd. Het verschilt echter van hete extrusie, omdat de kans op oxidatie en ontkoling klein is bij verhitting in het lage temperatuurbereik en de mechanische eigenschappen van het product niet verschillen van die van koude extrusie. Met name materialen die moeilijk te bewerken zijn bij kamertemperatuur, zoals roestvrij staal, staal met een hoog koolstofgehalte, sommige staalsoorten met een hoog chroomgehalte en superlegeringen die geharde fasen neerslaan, kunnen tijdens warme extrusie bewerkbaar of gemakkelijk te bewerken worden.

d) Warme extrusie is niet alleen geschikt voor moeilijk te verwerken materialen met een hoge vervormingsweerstand, maar ook geschikt voor koolstofarm staal dat geschikt is voor koude extrusie, omdat warme extrusie het voordeel heeft dat het een continue productie mogelijk maakt. Tijdens koude extrusie, inclusief koude extrusie van staal met een laag koolstofgehalte, is over het algemeen voorverzachting nodig vóór verwerking, en uitgloeien is ook vereist tussen koude extrusieprocessen. Passiveringsbehandeling moet worden uitgevoerd vóór koude extrusie. Dit maakt het moeilijk om continue productie te organiseren. Tijdens warme extrusie kan het voorverzachten en gloeien tussen verschillende processen worden vermeden, en ook oppervlaktebehandeling kan worden vermeden, wat een continue productie van microstructuur mogelijk maakt. In ieder geval kunnen veel hulpprocessen worden verminderd.

e) Warme extrusie kan grote vervorming aannemen, wat het aantal processen kan verminderen. Matrijskosten kunnen ook aanzienlijk worden verlaagd en universele smeedapparatuur kan worden gebruikt in plaats van dure smeedapparatuur met extreem hoge stijfheid. Dus hoewel warme extrusie het metaal moet verwarmen, zijn de totale verwerkingskosten relatief goedkoop, vooral bij het vervaardigen van niet-axiaal symmetrische vormdelen met complexe processen, kan warme extrusie een rol spelen.

f) Momenteel voldoet het smeermiddel dat bij warme extrusie wordt gebruikt niet helemaal. Tegelijkertijd ontbreekt het ook aan praktische gegevens over de verwerking en zijn er veel technische problemen die moeten worden opgelost.

Vergelijking van warme en koude stuikprocessen voor bevestigingsmiddelen

Heet verontrustend

Tijdens het heet stuiken wordt de knuppel verwarmd door inductie of in de smeedoven of oven tot de temperatuur boven het kristallisatiepunt van het metaal.

Deze extreem hoge temperatuur is nodig om spanningsverharding van metaal tijdens vervorming te voorkomen. Omdat het metaal zich in de vormende staat bevindt, kan het behoorlijk complexe vormen maken. Het metaal behoudt ductiliteit en taaiheid.

De gemiddelde smeedtemperatuur die nodig is voor het heet koppen van verschillende metalen is:

Staal tot 1150 graden C

Aluminiumlegering 360 tot 520 graden C

Koperlegering 700 tot 800 graden C

Om sommige metalen, zoals supergelegeerd staal, te smeden, wordt een hete stuiking, genaamd isotherm smeden, toegepast.

Hier wordt de matrijs verwarmd tot een temperatuur dicht bij de knuppel om te voorkomen dat de onderdelen tijdens het smeedproces aan het oppervlak afkoelen. Smeden wordt soms uitgevoerd in een gecontroleerde atmosfeer om de vorming van oxidehuid te minimaliseren.

Over het algemeen worden complexe onderdelen vervaardigd door middel van warm stuiken, omdat het materiaal hierdoor plastisch kan vervormen en het metaal gemakkelijker te verwerken is.

Factoren waarmee u rekening moet houden met hete koers zijn onder meer:

Productie van complexe onderdelen

Afmetingen met gemiddelde en lage precisie

Lage spanning of lage werkverharding

Uniforme korrelstructuur

Verhoogde ductiliteit

De nadelen van hot heading zijn onder meer:

Minder nauwkeurige toleranties

Materiaal kan kromtrekken tijdens het afkoelen

Veranderende metaalkorrelstructuur

Mogelijke reactie tussen omringende atmosfeer en metaal

Koude kop (of koudvormen)

Koude kop zorgt ervoor dat het metaal vervormt onder het kristallisatiepunt. Koude kop vermindert ductiliteit en verbetert de treksterkte en vloeigrens. Koud koppen wordt meestal bij kamertemperatuur uitgevoerd.

Het meest voorkomende metaal in koude koptoepassingen is meestal koolstofstaal of koolstofgelegeerd staal. Koude kop is meestal een gesloten matrijsproces.

Koud koppen is meestal goedkoper dan warm koppen en het eindproduct behoeft weinig afwerking. Vanwege de verbetering van de metaalsterkte door koude kop, kunnen soms materialen van lagere kwaliteit worden gebruikt om onderdelen te produceren die niet machinaal of heethoofdig kunnen worden geproduceerd.

Koude koers is ook minder gevoelig voor vervuiling en het laatste deel heeft een betere algehele oppervlakteafwerking.

Nadelen zijn onder meer:

Het metalen oppervlak moet vóór het smeden schoon en vrij van oxidehuid zijn

Slechte ductiliteit van metaal

Er kan restspanning optreden

Zwaardere en grotere apparatuur nodig

Vorm met hogere sterkte nodig

Warm verontrustend

Warm stuiken wordt uitgevoerd onder de herkristallisatietemperatuur maar boven kamertemperatuur, waarbij de nadelen van warm stuiken en koud stuiken worden overwonnen en de voordelen ervan worden verkregen.

De vorming van een kleine hoeveelheid oxidehuid kan nauwkeuriger worden gecontroleerd dan hete koers. Vergeleken met koude kop zijn de verwerkingskosten lager en is de druk die nodig is voor de productie ook lager.

In vergelijking met koudvervormen wordt de verharding verminderd en de ductiliteit verbeterd.