Σφυρηλάτηση: μια ολοκληρωμένη ανάλυση των πλεονεκτημάτων, των χαρακτηριστικών και των διαδικασιών
Η σφυρηλάτηση είναι μια βασική πλαστική τεχνολογία εργασίας στους τομείς της μηχανικής κατασκευής και της μεταλλουργίας. Η βασική του αρχή περιλαμβάνει την εφαρμογή της εξωτερικής δύναμης σε μεταλλικά δοχεία χρησιμοποιώντας εξοπλισμό, όπως σφυριά και πιέσεις, προκαλώντας τους να υποβληθούν σε πλαστική παραμόρφωση σε υψηλές θερμοκρασίες (θερμότητα) ή θερμοκρασία δωματίου (κρύο σφυρηλάτηση), λαμβάνοντας έτσι τεμάχια ή κενά που πληρούν τις απαιτήσεις για το σχήμα, το μέγεθος και τις μηχανικές ιδιότητες. Σε σύγκριση με τις μεθόδους επεξεργασίας, όπως η χύτευση και η κοπή, η σφυρηλάτηση χαρακτηρίζεται από τη "βελτιστοποίηση της εσωτερικής δομής των μετάλλων και τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των συστατικών" και χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας. Παρακάτω είναι μια λεπτομερής εξήγηση από τρεις διαστάσεις: πλεονεκτήματα, χαρακτηριστικά και διαδικασίες.
I. Πλεονεκτήματα πυρήνα της σφυρηλάτησης
Με την αλλαγή της εσωτερικής δομής και του σχήματος των μεταλλικών δομών μέσω της εξωτερικής δύναμης, η σφυρηλάτηση των πλεονεκτημάτων συγκεντρώνονται σε μηχανικές ιδιότητες, χρήση υλικών και προσαρμοστικότητα σε σενάρια εφαρμογής:
1. Σημαντικά βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες μετάλλων με υψηλή αξιοπιστία εξαρτημάτων
Βελτιστοποιημένη εσωτερική δομή: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σφυρηλάτησης, ελαττώματα όπως το πορώδες της χύτευσης, οι οπές αερίου και οι κοιλότητες συρρίκνωσης στο μεταλλικό κτύπημα. Οι κόκκοι είναι εκλεπτυσμένοι και σχηματίζουν "γραμμές ινώδους ροής" (γραμμές μετάλλων) κατά μήκος της κατεύθυνσης τάσης, αυξάνοντας τις βασικές μηχανικές ιδιότητες όπως η αντοχή εφελκυσμού, η αντοχή απόδοσης και η αντίδραση της αντίκτυπου του συστατικού κατά 30% έως 50% σε σύγκριση με τα χύτευση.
Προσαρμογή σε ακραίες συνθήκες εργασίας: Τα πλαστά εξαρτήματα έχουν εξαιρετική αντίσταση κόπωσης και αντοχή στην κρούση και μπορούν να αντέξουν σκληρά περιβάλλοντα όπως μακροπρόθεσμα εναλλασσόμενα φορτία, υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία. Πρόκειται για την "προτιμώμενη διαδικασία για εξαρτήματα που φέρουν πυρήνα" σε εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροδιαστημική (δίσκοι του στροβίλου κινητήρα), η διαμετακόμιση των σιδηροδρόμων (άξονες των τροχών) και τα μηχανήματα κατασκευής (στροφαλοφόροι).
2. Υψηλή χρήση υλικού με ελεγχόμενο κόστος παραγωγής
Μειωμένα απόβλητα υλικών: Συστηρία σφυρηλάτησης Σταθμών μέσω "πλαστικής παραμόρφωσης" χωρίς να αφαιρέσουν μια μεγάλη ποσότητα περίσσειας υλικού. Ο ρυθμός χρησιμοποίησης του υλικού μπορεί να φθάσει το 70% έως 95% (η σφυρηλάτηση ακριβείας υπερβαίνει ακόμη και το 90%), το οποίο είναι πολύ υψηλότερο από αυτό της επεξεργασίας κοπής (συνήθως μόνο 30% έως 50%).
Χαμηλότερα επακόλουθα έξοδα επεξεργασίας: Οι διαδικασίες όπως η σφυρηλάτηση και η σφυρηλάτηση ακρίβειας μπορούν να παράγουν άμεσα κενά "κοντά σε δίχτυ" κοντά στο μέγεθος του τελικού προϊόντος, μειώνοντας σημαντικά τον φόρτο εργασίας των μεταγενέστερων διαδικασιών κοπής, όπως η στροφή και η άλεση, ειδικά κατάλληλα για τον έλεγχο του κόστους σε σενάρια μαζικής παραγωγής.
3. Εξαιρετική προσαρμοστικότητα υλικού και ισχυρή ευελιξία της διαδικασίας
Συμβατότητα υλικών: Μπορεί να επεξεργαστεί σχεδόν όλα τα ξεχασμένα μεταλλικά υλικά, συμπεριλαμβανομένου του ανθρακούχου χάλυβα, του χάλυβα κράματος, του κράματος αλουμινίου, του κράματος τιτανίου, του κράματος χαλκού κλπ. Μεταξύ αυτών, η βελτιστοποίηση της απόδοσης των «δυσκολίας υλικών επεξεργασίας», όπως ο χάλυβας κράματος υψηλής αντοχής και το υπερκύνημα, βασίζονται περισσότερο στις διαδικασίες σφυρηλάτησης.
Συμβατότητα προϊόντων: Από μικρά τμήματα ακριβείας (όπως κενά και μπουλόνια γραναζιών) έως μεγάλα εξαρτήματα βαρέως τύπου (όπως οι δρομείς υδροηλεκτρικών στροβίλων 10.000 τόνων και οι κεφαλές του δοχείου πυρηνικής πίεσης) και από απλούς άξονες σε σύνθετα ειδικά τμήματα (όπως αερο-κινητήρες), μπορούν να σχηματιστούν με σφυρηλάτηση.
4. Καλή διαστάσεων σταθερότητα των εξαρτημάτων και υψηλής ποιότητας συνέπειας
Η παραμόρφωση των μεταλλικών δοχείων κατά τη διάρκεια της σφυρηλάτησης ελέγχεται αυστηρά από μήτρες (σφυρηλάτηση) ή παραμέτρους εξοπλισμού (σφυρηλάτηση ανοικτής κατάστασης). Συγκεκριμένα, η διαστασιακή ανοχή των συνωστών της μήτρας μπορεί να ελεγχθεί σταθερά σε IT12 έως IT10, και η τραχύτητα της επιφάνειας φτάνει το RA6.3 σε RA12.5μm. Κατά τη διάρκεια της μαζικής παραγωγής, οι μηχανικές ιδιότητες και η ακρίβεια των διαστάσεων των εξαρτημάτων έχουν μικρές διακυμάνσεις και η συνοχή της ποιότητας είναι καλύτερη από αυτή των χύτευσης.
Ii. Κύρια χαρακτηριστικά της σφυρηλάτησης
Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της σφυρηλάτησης καθορίζονται από τη λογική του πυρήνα της "μεταλλικής πλαστικής παραμόρφωσης + εξωτερικής δύναμης φόρτωσης + ελέγχου θερμοκρασίας", με ξεχωριστή ταυτοποίηση της διαδικασίας:
1. Με επίκεντρο την "συμπαγή πλαστική παραμόρφωση" και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά ροής μετάλλων
Η ουσία της σφυρηλάτησης είναι να χρησιμοποιηθεί η "πλαστικότητα" των μετάλλων σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (η ικανότητα να υποβληθεί σε μόνιμη παραμόρφωση χωρίς να σπάσει κάτω από εξωτερική δύναμη). Το σχήμα μεταβάλλεται μέσω της ολίσθησης των ατόμων μέσα στο πέλμα και της αναδιοργάνωσης των κόκκων. Ολόκληρη η διαδικασία δεν υποβάλλεται σε αλλαγή φάσης από "υγρό σε στερεό", διατηρώντας έτσι την εγγενή συμπαγής του μετάλλου.
2. Η θερμοκρασία ως παράμετρος ελέγχου κλειδιού, που ταξινομείται σε "καυτή σφυρηλάτηση", "κρύα σφυρηλάτηση" και "ζεστή σφυρηλάτηση"
Θερμό σφυρηλάτηση: Το κιβώτιο θερμαίνεται πάνω από τη "θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης" (π.χ. 1000-1250 ℃ για ανθρακούχο χάλυβα, 350-500 ℃ για κράμα αλουμινίου). Αυτή τη στιγμή, το μέταλλο έχει υψηλή πλαστικότητα και χαμηλή αντίσταση παραμόρφωσης, κατάλληλη για τη διαμόρφωση μεγάλων και σύνθετων συστατικών, αλλά η κλίμακα οξειδίου πρέπει να αφαιρεθεί στη συνέχεια.
Ψυχρή σφυρηλάτηση: Το κιβώτιο σφυρηλατείται σε θερμοκρασία δωματίου. Το μέταλλο έχει υψηλή αντίσταση παραμόρφωσης αλλά υψηλή ακρίβεια (ανοχή IT9-IT7) και ομαλή επιφάνεια (RA1.6-RA3.2μm). Δεν απαιτείται καθαρισμός θέρμανσης ή οξειδίου, κατάλληλο για μικρά μέρη ακριβείας (όπως μπουλόνια και ταχύτητες).
Ζεστή σφυρηλάτηση: Το κιβώτιο θερμαίνεται μεταξύ της "θερμοκρασίας δωματίου και της θερμοκρασίας ανακρυστάλλωσης" (π.χ. 600-800 ℃ για τον ανθρακούχο χάλυβα). Συνδυάζει την χαμηλή αντίσταση παραμόρφωσης της θερμού σφυρηλάτησης και την υψηλή ακρίβεια της ψυχρής σφυρηλάτησης και είναι μια αποτελεσματική διαδικασία που αναπτύχθηκε τα τελευταία χρόνια.
3. Η μέθοδος φόρτωσης εξωτερικής δύναμης καθορίζει τον τύπο της διαδικασίας με ισχυρή εξάρτηση εξοπλισμού
Η εξωτερική δύναμη φόρτωσης της σφυρηλάτησης βασίζεται σε εξειδικευμένο εξοπλισμό και διαφορετικές μεθόδους φόρτωσης αντιστοιχούν σε διαφορετικές διεργασίες: η σφυρηλάτηση σφυρηλάτων επιτυγχάνουν ταχεία παραμόρφωση μέσω του "φορτίου κρούσης" (κατάλληλο για ανοιχτή σφυρηλάτηση και μικρή σφυρηλάτηση). Οι πρέσες εφαρμόζουν αργή φόρτωση μέσω της "στατικής πίεσης" (κατάλληλο για μεγάλη σφυρηλάτηση και σφυρηλάτηση ακρίβειας). Οι μηχανές σφυρηλάτησης κυλίνδρων επιτυγχάνουν τη διαμόρφωση μεγάλων τμημάτων άξονα μέσω της "τροχαίου παραμόρφωσης" (όπως χαλύβδινες ράγες και άξονες). Η χωρητικότητα και η ακρίβεια του εξοπλισμού καθορίζουν άμεσα το μέγιστο μέγεθος και την ποιότητα των σφυρήλατων.
4. Προφανές "γραμμές ινώδους ροής" σε τελικά προϊόντα με ανισότροπες μηχανικές ιδιότητες
Οι μεταλλικές γραμμές ροής που σχηματίζονται με σφυρηλάτηση κατανέμονται κατά μήκος του σχήματος του συστατικού (π.χ. οι γραμμές ινώδους ροής του στροφαλοφόρου άξονα με το σχήμα του στροφάλου). Οι μηχανικές ιδιότητες (αντοχή σε εφελκυσμό, αντίσταση κρούσης) του συστατικού κατά μήκος της κατεύθυνσης της γραμμής ροής είναι πολύ υψηλότερες από εκείνες στην κατεύθυνση της εγκάρσιας γραμμής ροής. Αυτή η "ανισοτροπία" είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά των Forgings ανώτερη από τα χυτά και ένας βασικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη στο σχεδιασμό.
Iii. Βασικοί σύνδεσμοι διεργασιών και ταξινόμηση της σφυρηλάτησης
Οι διαδικασίες σφυρηλάτησης πρέπει να διατυπωθούν με βάση τις ιδιότητες υλικού, τις απαιτήσεις του προϊόντος και τις δυνατότητες εξοπλισμού, που περιλαμβάνουν κυρίως τέσσερις συνδέσεις: "Προετοιμασία BILLET - Θέρμανση - παραμόρφωση - επακόλουθη θεραπεία". Οι συγκεκριμένες ταξινομήσεις έχουν ως εξής:
(I) Συνδέσεις βασικών διαδικασιών
1. Προκαταρκτική προετοιμασία: τοποθέτηση των θεμελίων για σχηματισμό
Επιλογή και προετοιμασία Billet: Επιλέξτε μπαλέτες όπως στρογγυλό χάλυβα και τετράγωνο χάλυβα σύμφωνα με το μέγεθος του τελικού προϊόντος. Κόψτε το μπιλιάρδο με πριόνισμα, διάτμηση κ.λπ., για να εξασφαλίσετε ότι το σφάλμα βάρους είναι ≤5% (για να αποφευχθεί η ανεπαρκής διαμόρφωση ή τα υλικά απόβλητα). Η "σφαιροειδή ανόπτηση" απαιτείται για την ψυχρή σφυρηλάτηση (για να μειωθεί η σκληρότητα και η βελτίωση της πλαστικότητας).
Θέρμανση: Οι καυτές σφυρηλάτησης πρέπει να θερμαίνονται στη θερμοκρασία στόχου σε κλιβάνους θέρμανσης (κλιβάνοι αντίστασης, φούρνοι αερίου). Ελέγξτε αυστηρά τον ρυθμό θέρμανσης (για να αποφευχθεί η ρωγμή) και ο χρόνος συγκράτησης (για να εξασφαλίσετε ομοιόμορφη εσωτερική θερμοκρασία) για την πρόληψη της υπερθέρμανσης (χονδροειδείς κόκκους) ή καύσης (σοβαρή επιφανειακή οξείδωση).
2. Κύριος παραμόρφωση: επίτευξη του σχήματος και του ελέγχου απόδοσης
Σφυρηλάτηση σχηματισμού: Βάλτε το θερμαινόμενο κιβώτιο σε εξοπλισμό σφυρηλάτησης ή σφυρηλάτησης και επιτύχετε την παραμόρφωση μέσω μονής ή πολλαπλής φόρτωσης-η σφυρηλάτηση ανοικτών διαχωρισμού βασίζεται σε λειτουργίες των εργαζομένων για να σχηματίσουν το μπιλιάρδο στο άκμονα (κατάλληλο για μικρή παρτίδα και μεγάλα τμήματα). Να πεθάνουν σφυρηλάτηση δυνάμεις το μπιλιάρδο να σχηματιστεί μέσα από την κοιλότητα των άνω και κάτω πεθαίνουν (κατάλληλο για μεσαία παρτίδα και σύνθετα μέρη). Η σφυρηλάτηση ακρίβειας απαιτεί μήτρες υψηλής ακρίβειας και πρέσες για να αποκτήσουν άμεσα τελικά προϊόντα σχήματος σε σχήμα.
Demolding and Firming: Μετά το σχηματισμό, η σφυρηλάτηση της μήτρας αφαιρείται και το "φλας" (υπερβολική μεταλλική που ξεχειλίζει την κοιλότητα κατά τη διάρκεια της παραμόρφωσης) απομακρύνεται μέσω μιας μήτρας. Η λίπανση του πράκτορα απελευθέρωσης "απαιτείται για κρύα γυρίσματα (για να μειωθεί η φθορά και οι γρατζουνιές).
3. Μεταγενέστερη θεραπεία: Βελτιστοποίηση της απόδοσης και της ακρίβειας
Θερμική επεξεργασία: Εκτελέστε θερμική επεξεργασία, όπως η ομαλοποίηση (βελτίωση των κόκκων), η σβέση και η σκλήρυνση (βελτίωση της αντοχής και της σκληρότητας) και η απόσβεση της θερμοκρασίας (απόκτηση υψηλής σκληρότητας) ανάλογα με τις απαιτήσεις για την εξάλειψη των μηχανικών ιδιοτήτων στρες και ελέγχου.
Καθαρισμός και φινίρισμα: Καθαρίστε την επιφάνεια με την ακρίβεια (αφαιρώντας την κλίμακα οξειδίου και τη βελτίωση της σκληρότητας της επιφάνειας), την αποσύνδεση (καθαρισμός υπολειμματικής στρώσης οξειδίου) κ.λπ. Εκτελέστε επακόλουθη επεξεργασία, όπως άλεση και άλεση σε τμήματα ακριβείας για να εξασφαλίσετε την τελική ακρίβεια διαστάσεων.
Επιθεώρηση ποιότητας: Εξασφαλίστε την πιστοποίηση του προϊόντος μέσω επιθεώρησης εμφάνισης (επιφανειακές ρωγμές, υπολείμματα φλας), μέτρηση διαστάσεων (δαγκάνες, μικρομέτρια), μη καταστρεπτικές δοκιμές (υπερηχητική δοκιμή για εσωτερικά ελαττώματα) και μηχανικές δοκιμές ιδιοκτησίας (δοκιμή εφελκυσμού).
(Ii) Ειδικές διαδικασίες σφυρηλάτησης
Σφυρηλάτηση σκόνης: Η μεταλλική σκόνη πιέζεται σε μπλουζάκια, στη συνέχεια συσσωματωμένο και σφυρηλατημένο. Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της μεταλλουργίας σε σκόνη και τη σφυρηλάτηση, κατάλληλα για μικρά μέρη με υψηλή αντοχή και σύνθετα σχήματα (όπως γρανάζια και μανίκια ρουλεμάν).
Ισοθερμική σφυρηλάτηση: σχηματίζεται σε μια σταθερή ζώνη θερμοκρασίας, κατάλληλη για "υλικά δύσκολης στην επιλογή" όπως κράματα τιτανίου και υπερκράματα. Μπορεί να μειώσει την αντίσταση παραμόρφωσης και να διασφαλίσει την ακρίβεια σχηματισμού (όπως δίσκους αεροσυμπιονίου αεροκινητήρων).
Υγρή σφυρηλάτηση: Το υγρό μέταλλο εγχέεται στην μήτρα και αμέσως πίεση. Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της χύτευσης (σύνθετα σχήματα) και τη σφυρηλάτηση (πυκνή δομή), κατάλληλα για τα συστατικά κράματος αλουμινίου και κράματος μαγνησίου (όπως κόμβους αυτοκινήτων).
Επικοινωνήστε τώρα