Художественная ковка металла. Ковка фото. Элементы ковки.

Элементами, выполненными в технологии ковки, можно украшать не только приусадебный участок, но и дом. Конечно, в малогабаритном жилище ковке будет «тесно», но в интерьер большого «загородного поместья» она вполне впишется.

Кованые перила для лестниц: эстетично и со смыслом

Кованые перила для этой лестницы сделаны из квадратного прута. Сталь загрунтована, покрашена и покрыта патиной. Это сделано для того, чтобы подчеркнуть красивую фактуру прута. Сама лестница облицована гранитом.

Кованые перила для этой лестницы имеют не только эстетическую, но и смысловую нагрузку: они как бы намекают гостям, что лестница ведёт в бильярдную. Роль «цветов» здесь выполняют настоящие бильярдные шары. Сами по себе перила оформлены лаконично — ничего не должно отвлекать истинных ценителей от игры.

Кованые двери

Кованая дверь, конечно, должна вписываться в стиль всего дома. Что касается этого проекта, то дом заказчика выполнен в стиле старинного замка. Соответственно, для кованой двери был использован толстый металл и массивные ручки.

Это кованая дверь с декоративной «штопкой». Металл как бы имитирует дерево. В доме всё сделано под старину. В погребе — кованые стойки для бутылок.

Декоративные кованые элементы

Для оформления дома подойдут и небольшие, но приятные вещи, выполненные в технике ковки. Например, это панно. Хозяин дома увлекается катерным спортом, поэтому ему приятно видеть в своём жилище панно на морскую тематику, ведь дом — это то место, где человек «бросает якорь»!

Также очень живо будут смотреться мелкие кованые детали интерьера, способные стать «изюминкой» интерьера: например, кованые держатели для полотенец или каминные решётки.

Отделка труб в технологии ковки

Если площадь дома всё-таки не позволяет использовать кованые элементы, можно пойти другим путём и оформить печные трубы. При этом важно, конечно, подобрать рисунок так, чтобы он был виден снизу.

Дымоходная труба — не единственный элемент кованого декора в этом доме. На верхушке трубы — три колокольчика, по числу членов семей. Это скрытое пожелание хозяевам, чтобы из их дома был слышен только звонкий смех.

Вторую трубу украшают две кошки, которые греют об неё спинки. Они, хоть и выполнены в технике ковки, но, как и все кошки, любят понежится в тепле!

Фото и материалы предоставлены мастерской Sysanna.

Кованые изделия в Тюмени — художественная ковка: фото, цены, каталог

Вас привлекает художественная ковка в Тюмени? Мечтаете приобщиться к массивному и утонченному искусству, дополнив интерьер или экстерьер своего дома виртуозно выполненными шедеврами из металла? Обратитесь к нам. Специалисты нашей производственной базы «Сибирь» готовы создать кованые элементы и изделия любой сложности, как по проектам, разработанным нашими дизайнерами, так и по вашим эскизам.

Виды ковки

В своей работе мы используем различные методы придания металлу художественного вида. При этом наши кованые изделия приобретают тот шарм, который присущ только ковке вручную – технологии наших предков, надежность и востребованность которой доказана веками. Кузнецы компании «Сибирь» в зависимости от заказа создают изделия методом горячей и холодной ковки.

Горячая ковка

Горячая ковка представляет собой технологию обработки разогретого металла с помощью набора ручных кузнечных инструментов или пресса. Вы не получите типовое изделие – только эксклюзивное, выполненное мастером вручную. Его индивидуальность будет ограничена только полетом фантазии кузнеца и вашей дизайнерской идеей.

Холодная ковка

Холодная ковка – это современный вид обработки металла без нагревания. Конечно, такой способ не даст возможности получить уникальное изделие. Он идеально подходит для экономичных кованых изделий, которые не требуют эксклюзива. Плюсами такого метода можно назвать то, что заказ мастера компании «Сибирь» выполнят быстро и по доступной цене.

Применение художественной ковки

Придайте интерьеру своего дома или квартиры изысканность и представительность, аристократизм и утонченность! У нас вы можете заказать кованые изделия, подходящие к общему дизайну помещения. Оригинальная мебель, люстры, эксклюзивные статуэтки и многое другое способны украсить любое пространство. Стили их выполнения и ассортимент настолько разнообразны, что оригинальные композиции из металла займут достойное место в вашем доме.

Если вы владелец частной усадьбы, тогда непременным ее атрибутом могут стать ворота, лестницы, беседки, заборы и ограждения выполненные нашими мастерами. Мы уверенно гарантируем качество, надежность и долговечность наших изделий, которые станут гармоничным украшением вашего участка.

Стоимость кованых изделий

Цена на наши услуги по ковке изделий зависит от многих факторов:

• Сложности и объема работы;
• Эксклюзивности заказа;
• Количества и характеристик используемого материала.

В любом случае, наша цена на изделия из металла конкурентоспособна и доступна.

Если вы решили заказать художественную ковку в Тюмени или купить готовые кованые элементы, свяжитесь с нами. Специалисты компании «Сибирь» обязательно помогут воплотить в жизнь любые ваши дизайнерские идеи.

Изделия холодной ковки в Екатеринбурге, цена, фото

Холодная ковка представляет собой процесс изготовления изделий без нагревания металла. Нужная форма получается в результате механической обработки. Причем такие изделия намного прочнее и надежнее тех, что изготовлены путем литья или штамповки.

Холодная ковка может быть нескольких видов:

1. Осадка – производство под высоким давлением. Это позволяет создать элементы, которые будут широкими и невысокими.
2. Протяжка – нагревание металлического элемента и обработка его молотком.
3. Прошивка – проделывание отверстий в изделии.
4. Штамповка – изменение формы или размера заготовок.
5. Прессование – увеличивается плотность металла и изменяется его форма.
6. Волочение – позволяет получить разные варианты изделия: трубы, проволоку и т.п.
7. Прокатка – деформация элементов, которая происходит путем трения об них специальными валиками.

Таким способом создают изделия холодной ковки:

• Решетки для окон или дверей в жилых помещениях;
• Декоративные украшения фасада: перила, козырьки и прочее;
• Детали для заборов, ворот и других ограждений;
• Части мебели: ножки, подлокотники и др. ;
• Декор: подставки, кронштейны, решетки и др.

Холодная ковка предполагает создание заготовок, которые впоследствии соединяется между собой с помощью сварки. Изделия холодной ковки не обладают особой уникальностью и стоят недорого. Однако, из этих небольших элементов можно сделать дизайнерскую, неповторимую вещь.

Данный метод позволяет производить большое количество идентичных элементов за короткий промежуток времени. Основными приемами ковки являются:

1. Сгибание – это сгибание в разных направлениях, будь-то свиток, кольцо или пружинка.
2. Скручивание – представляет собой скручивание материала до продольной оси. Таким образом, получаются витые элементы.
3. Расплющивание – сжимание элементов.
4. Чеканка – нанесение рисунка на изделие. Делается это с помощью давления специальными инструментами.

Основные различия холодной и горячей ковки

Самое главное и важное отличие холодной от горячей ковки является продолжительность работ. На создание изделий путем горячей ковки потребуется потратить много времени и сил. Для этого нужно нагреть материал так, чтобы из него можно было слепить любой элемент.

Также горячей ковка предполагает собой наличие большого помещения, кузнечного горна. Поэтому такой вид работ не подойдет для индивидуальных работ.

Холодная ковка намного проще, с помощью пресса, изгибания и сварки можно воссоздать любое изделие. Для проведения работ не потребуется много места, поэтому таким видом работ можно заниматься любому человеку.

Но, несмотря на простоту и легкость холодной ковки, горячая – это искусство. Красивые и неповторимые идеи, изящный и дорогой вид и индивидуальность каждого элемента.

Холодная ковка представляет собой работу с металлом в условиях комнатной температуры. Ее основные этапы: вырезка элементов, изгиб и сварка.

Основными преимуществами холодной ковки являются:

1. Отсутствие высоких температур.
2. Высокая прочность изготавливаемых изделий.
3. Высокоточные изделия, которые не требуют дополнительной подгонки в размерах.
4. Изготовленные элементы не требуют дополнительных обработок.
5. Все работы не оставляют грязи, следов и гари.

Самым большим плюсом можно назвать большой ассортимент изделий. Из кованых элементов получаются ворота, решетки, мангалы, цветочницы, принадлежности для камина, части мебели, заборы, светильники и многое другое.

Изготовление кованых элементов

Весь процесс работ выполняется тремя основными путями:

• Вытяжка – здесь используются прессовочные или раскаточные станки, с помощью которых заготовка удлиняется, и одновременно, уменьшая сечение. На станках возможно придание деталям определенной текстуры, в результате чего получаются декоративные лапки или пики.
• Кручение – в данном случае происходит скручивание стального прута или полосы, при этом возможна одновременная обработка нескольких таких элементов. Для такого эффекта необходимо зажать в тиски концы одного прута, а другой крутить вокруг оси. Таим способом, можно получить изящный фонарик иди другой декоративный элемент.
• Гнутье – все работы на данном этапе производятся по шаблонам не специальных станках. Изделие подвергается различным изгибам, что не дает возможности получить одинаковые элементы.

Процессы, методы и приложения ковки металлов

Ковка металлов — это процесс, при котором металлы формуются и формуются с использованием сил сжатия. Усилия передаются ударами молотком, прессованием или прокаткой.

Существует ряд процессов ковки – холодная ковка, теплая ковка и горячая ковка – которые классифицируются по температуре обрабатываемого металла.

Ковка является одним из наиболее важных процессов металлообработки в металлообрабатывающей промышленности.Это особенно важно в черной металлургии и рассматривается как огромный источник производительности.

Что такое процесс ковки металла?

При выборе типа поковки у покупателей есть длинный список вариантов изготовления ответственного металлического компонента. Сделать правильный выбор может быть сложно, потому что каждый метод имеет свои плюсы и минусы, связанные с затратами и логистикой.

Однако выбор метода ковки дает множество уникальных преимуществ, недоступных при любом другом выборе.

Что касается цены и общего качества, то ковка металла имеет наибольшую ценность. Это понятие звучит вдвойне, когда для приложения необходимы максимальная прочность детали, нестандартные размеры и критические характеристики производительности.

Вот некоторые из наиболее распространенных методов:

• Поковка в закрытых штампах
• Ковка в открытых штампах
• Холодная ковка
• Экструзия
• Прокатная поковка

Открытая штамповка, закрытая штамповка и прокатка

Наиболее распространенными процессами ковки металлов являются ковка в открытых штампах, ковка в закрытых штампах и вальцевание.

Что такое открытая штамповка?

При открытой штамповке нагретые металлические детали формируются между верхним штампом, прикрепленным к ползунку, и нижним штампом, прикрепленным к валику, наковальне или молоту.

При свободной ковке в штампах металл никогда полностью не ограничивается и не удерживается в штампах.

Обычно диапазон температур составляет от 500°F до 2400°F, соответствующие температуры применяются при обработке металлических деталей. После того, как металл был должным образом нагрет, выполняется сложная ковка или прессование заготовки, чтобы постепенно придать металлу желаемую форму.

Как правило, процесс ковки в открытых штампах используется для производства более крупных деталей более простой формы, таких как стержни, кольца и полости.

Что такое штамповка в закрытых штампах?

Ковка в закрытых штампах перемещает штампы навстречу друг другу, полностью или частично закрывая заготовку. Нагретое сырье приближается по форме/размеру к готовой кованой детали и помещается в нижний штамп.

Этот процесс работает путем включения формы поковки в верхнюю или нижнюю часть штампа в виде негативного изображения.Как только процесс начинается, удар верхней матрицы по металлическому материалу формирует его в требуемую кованую форму.

Этот процесс можно использовать для изготовления деталей размером от нескольких унций до 60 000 фунтов.

Что такое ковка?

Прокатная ковка, также известная как профилирование, представляет собой метод ковки, в котором используются противоположные валки для формирования металлической детали. Несмотря на то, что вальцевая ковка использует валки для производства деталей и компонентов, она по-прежнему считается процессом ковки металла , а не процессом прокатки.

В этом процессе используются два цилиндрических или полуцилиндрических горизонтальных валка, которые используются для деформации круглого или плоского проката. Благодаря этому действию толщина уменьшается, а длина увеличивается. Детали, изготовленные методом ковки, имеют превосходные механические свойства по сравнению с деталями, полученными с помощью многих других процессов.

После вставки нагретый стержень проходит между двумя валками. Он постепенно формуется, прокатываясь по фигурным канавкам машины. Точно сформированная геометрия этих канавок позволяет выковать деталь до заданных размеров.

Прокатная ковка

часто используется для производства деталей для автомобильной промышленности. Он также используется для производства таких вещей, как ножи и ручные инструменты.

Стандартное кузнечное оборудование

Существует четыре основных инструмента, которые используются в процессе ковки металла в зависимости от используемого метода.

Молотки

Молот, или силовой молот, — это инструмент, который чаще всего используется для ковки. Будь то ручной молоток или массивный механический молот, инструмент используется для многократного удара по металлу с целью его деформации.Пока он обладает движущей силой в 50 000 фунтов для нанесения ударов под высоким давлением, молот может придавать металлу форму.

Прессы

Прессы используют либо механическое, либо гидравлическое давление для оказания постоянного давления на ковочные штампы. Для этого типа оборудования требуется движущая сила в 50 000 тонн для вертикального вдавливания металла в полости пресс-формы с контролируемым высоким давлением. Вместо многократного удара по металлу для его деформации металл медленно вдавливается в штампы.

Расстройства

Ковка на осадочном станке аналогична ковке на прессе, однако основное отличие состоит в том, что осадочный пресс представляет собой ковочный пресс, который используется горизонтально.Вместо того, чтобы проталкивать металл вниз в матрицу, металл перемещается в выемку матрицы в горизонтальном направлении.

Кольцевые ролики

Кольцевые ролики

используются для производства колец диаметром от нескольких дюймов до более 300 дюймов. Кольцевые ролики выдавливают цельное кольцо, что устраняет необходимость в сварке. Он поворачивает полый круглый кусок металла под сильным давлением против вращающегося ролика.

Как ковка укрепляет металл?

Известно, что по сравнению с другими методами производства, ковка металла позволяет производить одни из самых прочных промышленных деталей.По мере нагревания и прессования металла мелкие трещины заделываются, а пустоты в металле заделываются.

Кроме того, процесс горячей штамповки разрушает любые примеси в металле и перераспределяет такой материал по металлоконструкциям. Это приводит к значительному уменьшению включений в кованой детали. Включения представляют собой составные материалы, встроенные в сталь на протяжении всего производства, вызывающие точки напряжения в изделии.

Несмотря на то, что во время начального процесса литья необходимо удалять примеси, этот процесс будет способствовать дальнейшему рафинированию металла.

Другой способ, которым ковка упрочняет металл, заключается в изменении его зернистой структуры. Это связано с потоком зерен материала при его деформации. Как и в других процессах формовки, можно создать благоприятную структуру зерна, что сделает кованый металл более прочным.

Для каких продуктов требуется кованый металл?

Процесс ковки невероятно универсален и может применяться к чему угодно: от мелких деталей, измеряемых в дюймах, до компонентов весом до 700 000 фунтов.

Кованые изделия могут быть конструктивными элементами в следующих случаях:

• Критические части самолета:
  • Шасси
  • Валы реактивных двигателей
  • Турбины
• Транспортное оборудование:
  • Автомобили
  • Железные дороги
  • Коленчатые валы
  • Рычаги
  • Шестерни
  • Соединительные стержни

Кроме того, ковка используется для укрепления ручных инструментов (например,г., стамески, заклепки, винты и болты).

Какой металл лучше всего подходит для ковки?

Можно выковать любой металл, но есть определенные металлы и сплавы, которые лучше подходят для различных применений.

Чаще всего куются следующие виды металлов:

• Углеродистая, легированная и нержавеющая сталь
• Исключительно твердые инструментальные стали
• Алюминий
• Титан
• Латунь и медь
• Жаропрочные сплавы, содержащие кобальт, никель или молибден

Из этих вариантов почти невозможно выбрать «лучший», так как это действительно зависит от потребностей клиента.

Экономика 101 для ковки металлов

В меньших количествах кованые детали могут быть очень дорогими по цене за единицу. Это в первую очередь связано с тем, что изготовление ковочных штампов сопряжено с высокими первоначальными затратами — черта, общая с другими расходами, связанными с открытием цеха.

После того, как все настроено и вы приобрели штампы, фактические затраты на эксплуатацию становятся достаточно доступными, особенно с учетом того, что огромную роль играет автоматизация. Принимая это во внимание, этот метод изготовления металла обычно лучше всего подходит для продуктов, которые производятся в более значительных количествах.

Поскольку мир продолжает модернизироваться, спрос на высококачественные детали будет только расти. Поскольку при ковке производятся одни из самых прочных металлов, которые только можно вообразить, неудивительно, что к 2025 году рынок, по прогнозам, будет стоить 131,32 миллиарда долларов.

Начало проекта по ковке металла

Если вы заинтересованы в изготовлении металлических деталей или компонентов на заказ и считаете, что ковка металла может быть лучшим вариантом для вас, не стесняйтесь звонить в Federal Group USA. Наши опытные члены группы поддержки обсудят с вами требования вашего проекта, помогут определить наилучший план действий и предоставят вам бесплатное предложение для вашего проекта. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы назначить консультацию.

Многоэтапный процесс холодной штамповки для изготовления высокопрочного однокорпусного входного вала

Материалы (Базель). 2021 февраль; 14(3): 532.

Young Hoon Moon

² Факультет машиностроения, Пусанский национальный университет, Пусан 46241, Корея; рк.ca.nasup@noomhy

² Факультет машиностроения, Пусанский национальный университет, Пусан 46241, Корея; rk.ca.nasup@noomhy

Поступила в редакцию 29 декабря 2020 г.; Принято 18 января 2021 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

Разработан многоэтапный процесс холодной штамповки, дополненный анализом методом конечных элементов (МКЭ) для изготовления высокопрочного однокорпусного входного вала с длинным корпусом и без отдельных частей. МКЭ показал, что однокорпусной входной вал изготовлен без дефектов и изломов. Эксперименты, такие как испытания на растяжение, твердость, кручение и усталость, а также определение микроструктуры, были проведены для сравнения свойств входного вала, изготовленного предлагаемым способом, со свойствами, полученными с использованием процесса механической обработки. Предел прочности при растяжении увеличился на 50%, а крутящий момент увеличился на 100 Нм, что подтверждает, что входной вал, изготовленный с использованием предлагаемого процесса, превосходит вал, обработанный с использованием процесса механической обработки.Таким образом, это исследование обеспечивает проверку концепции проектирования и разработки многоэтапного процесса холодной штамповки для изготовления однокорпусного входного вала с улучшенными механическими свойствами и скоростью извлечения материала.

Ключевые слова: входной вал , многоэтапный процесс холодной штамповки, термоусадочная посадка, испытание на кручение, испытание на усталость

1.

Введение

Различные автомобильные детали изготавливаются несколькими способами. Среди них изделия, изготовленные механической обработкой, имеют высокоточные размерную форму и состояние поверхности.Однако у этого метода есть несколько проблем, таких как низкая эффективность материала и неэффективность метода удаления стружки. Следовательно, автомобильная промышленность в настоящее время сосредоточена на замене процесса механической обработки процессом формовки металла для получения более высоких механических свойств, производительности и восстановления материала [1].

Первичный вал является важной автомобильной частью системы рулевого управления с электроприводом (MDPS). Его основная функция заключается в передаче движущей силы и крутящего момента на карданный шарнир.Следовательно, он требует превосходных механических свойств и геометрических допусков. Как правило, первичный вал изготавливается механической обработкой, так как его длина превышает 200 мм и он имеет сложную форму. Другой процесс изготовления входного вала включает отдельное изготовление его верхней и нижней частей методом холодной штамповки с последующим их соединением. Однако эти процессы не могли обеспечить требуемый геометрический допуск и избежать дефектов, таких как выпадение и сборка.

Ковка неуклонно набирает обороты в качестве основного процесса формовки металла, поскольку его параметры обработки, такие как рабочая температура и окружающая среда, могут быть отрегулированы для получения требуемых свойств материала.В частности, холодная штамповка, выполняемая при температуре ниже температуры рекристаллизации, имеет превосходную точность размеров и обеспечивает превосходные механические свойства. Это связано с дислокациями, генерируемыми высоким напряжением течения. Однако это высокое напряжение текучести требует высокой нагрузки, и можно изготовить лишь ограниченное разнообразие форм. Следовательно, ранее использовался процесс холодной ковки или в сочетании с горячей ковкой [2,3,4,5,6]. Фуджикава и др. В работе [7] описан метод сочетания горячей и холодной штамповки для изготовления ШРУСов и шлицевых валов для автомобилей.Используя эту комбинацию, можно легко изготавливать сложные и высоконагруженные изделия. Однако добавление термической обработки и обработки травлением в процесс делает его сложным и дорогим. Следовательно, важно исследовать другие методы, сохраняющие простоту и экономичность процесса.

Исследователи применяли многоступенчатую холодную штамповку без термической обработки. Этот процесс распределяет нагрузку и повышает точность формы. Панг и др.[8] применили многоэтапную холодную ковку для изготовления полых длинных валов силовых передач. Ку и др. [9] успешно заменили традиционную многоступенчатую теплую ковку многоступенчатой ​​холодной ковкой для изготовления шарниров равных угловых скоростей. Изготовленные изделия показали отличные механические свойства. Таким образом, многоступенчатая холодная штамповка может быть основным кандидатом для эффективного изготовления входных валов. Кроме того, важно спрогнозировать результаты процесса и конструкции штампа, чтобы увеличить срок службы штампа при проектировании процесса.Обычно это выполняется с помощью анализа методом конечных элементов (FEA). McCormack и Monaghan [10] предложили наиболее подходящую конструкцию штампа для изготовления болтов с шестигранной головкой, проанализировав результаты формования по отношению к углу головки с помощью FEA. Соранансри и др. [11] разработали матрицу с соответствующей термоусадочной посадкой, которая использовалась для увеличения срока службы матрицы при изготовлении конических зубчатых колес методом ковки.

При проектировании процесса прогнозирование внутреннего разрушения продукта также является важным фактором.Для процесса объемного формования внутреннее разрушение можно предсказать с помощью уравнения вязкого разрушения. Кокрофт и Латам [12] предложили уравнение вязкого разрушения для пластической деформации как функцию максимального основного напряжения. Чен и др. [13] и Oh et al. [14] предсказал вязкое разрушение в процессах экструзии и волочения путем объединения уравнения вязкого разрушения Кокрофта-Латама с МКЭ. Вязкое разрушение происходит, когда гидростатическое напряжение (среднее напряжение) неотрицательно или критическое значение повреждения превышается в центре материала [15,16].Уравнение Кокрофта-Латама [12] и уравнения гидростатики могут предсказывать внутренние трещины, такие как шевронные трещины, появляющиеся в длинных изделиях. Ли и др. [17,18] синтетически изготовили высокопрочный болт, удлиненный в направлении экструзии, и использовали многоэтапный процесс холодной штамповки для улучшения его механических свойств с термоусадкой и уравнением вязкого разрушения. Таким образом, многостадийная холодная штамповка является наиболее подходящим процессом для изготовления высокопрочных изделий с высокой производительностью и коэффициентом восстановления материала.Следовательно, важно спроектировать штамп с подходящей горячей посадкой, чтобы увеличить срок службы штампа, используя уравнение пластического разрушения для прогнозирования внутренних дефектов продукта.

Это исследование обеспечивает проверку концепции многоэтапного процесса холодной штамповки для изготовления высокопрочных однокорпусных входных валов большой длины без отдельных деталей. Процесс состоит из шести этапов и был разработан с использованием моделирования методом конечных элементов. Значение термоусадочной посадки было скорректировано для увеличения срока службы штампа и прогнозирования разрушения штампа.Уравнение Кокрофта-Латама и анализ гидростатического напряжения использовались для прогнозирования вязкого разрушения. На основании анализа были изготовлены штампы и проведена ковка. Были проведены различные эксперименты для сравнения этого вала с валом, полученным с использованием обычного процесса механической обработки. Для подтверждения улучшения механических свойств были проведены испытания на растяжение и твердость. Кроме того, для сравнения долговечности были проведены испытания на кручение и усталость. Дифракция обратного рассеяния электронов (EBSD) также использовалась для характеристики микроструктурного преобразования в материале. Кроме того, МКЭ использовался для сравнения этих результатов с результатами процесса, при котором верхняя и нижняя части изготавливаются отдельно. Результаты анализа сравнивали на основе предыдущих экспериментальных результатов.

2. Материалы и методы

2.1. В исследовании использовалась штамповка стали

SWRCh55F, которая в основном используется в различных автомобильных деталях производства POSCO. Его проанализированный химический состав указан в . Многоэтапная ковка была разработана для работы в шесть этапов для производства цельного изделия.Размер сырья определялся исходя из требуемых размеров конечного продукта. Диаметр сырья устанавливался равным 22,5 мм по диаметру корпуса конечного продукта. Длина исходного материала была определена равной 176,7 мм. В этом случае может возникнуть бочкообразность из-за большой длины изделия. Чтобы предотвратить бочкообразность, сначала выдавливали нижнюю часть длины в три этапа, а затем в два этапа выдавливали верхнюю часть. Рассчитано, что коэффициент уменьшения площади составляет 47% и 45% в верхней и нижней части соответственно.Эти значения меньше, чем коэффициент уменьшения общего процесса экструзии, который составляет 75% [19]. Окончательная схема процесса показана на . Шаг 1 является предварительным этапом для нижней экструзии. Шаги 2 и 3 предназначены для нижней экструзии, а шаги 4 и 5 — для верхней экструзии. Последний шаг, шаг 6, состоит из формирования многоугольников в верхней части и сплайнов в нижней части. показана экспериментальная установка шестиступенчатого формовочного станка (HBF-416), принадлежащая SUNG JIN FO-MA INC, и штампы, использованные в исследовании.Скорость удара составляла 140 мм/с.

Схема процесса многоступенчатой ​​холодной штамповки.

Экспериментальная установка для многостадийной холодной штамповки и используемые штампы.

Таблица 1

Химический состав сырья.

Материал	Химический состав (%)
SWRCH 45F	C	SI	MN	P	S
	0. 42–0,48	0,1–0,35	0,6–0,9	0,030 Макс.	0,035 Макс.

2.2. Механические характеристики

Испытания на растяжение были проведены для изучения изменений механических свойств, таких как предел прочности при растяжении (UTS) и относительное удлинение. Образец был получен из шлицевой части входного вала в нижней части, и размеры образца в соответствии со стандартом ASTM (E8/E8M) показаны в [20]. Испытания на растяжение были проведены в трех повторностях с использованием Zwick-Z250N с предварительной нагрузкой 5 МПа, постоянной скоростью траверсы 10 МПа/с по модулю упругости и пределом текучести при комнатной температуре.Для сравнения использовались свойства валов, изготовленных традиционным способом. Твердость входного вала измеряли с помощью микротвердомера Vickers (Matsuzawa, Akita Pref, Япония) (AMT-X7FS, тип B, нагрузка: 29,4 Н (300 гс)) в месте, показанном на b.

( a ) Размер образца для испытания на растяжение, ( b ) точки сбора данных для испытания на микротвердость по Виккерсу и ( c ) размеры образца для испытания на усталость.

Испытания на кручение и усталость были проведены для изучения улучшения прочности на кручение и усталости соответственно.Испытание на кручение проводилось в двух различных условиях с использованием машины для испытания на кручение (MET-100H) (Cowon, Seoul, Korea) при постоянной скорости 100°/мин при комнатной температуре. В одном состоянии образец испытывали до разрушения, а в другом — до момента 200 Нм. Установленный крутящий момент 200 Нм учитывает запас прочности 100 Нм, что является максимальным крутящим моментом, получаемым МСПД [21]. Для сравнения деформации использовали 3D-лазерный сканер (DS-3040, диапазон погрешности: 6 мкм). Испытания на усталость под осевой нагрузкой проводились с использованием машины для испытаний на усталость (ACEONE, Инчхон, Корея) при комнатной температуре для измерения предела выносливости обработанных и кованых изделий. c показаны размеры образцов, использованных в испытании на усталость, которые были изготовлены из обработанного вала в соответствии со стандартом ASTM (D7791-17) [22]. Условия теста указаны в . Предел выносливости измерялся на основе 1 000 000 циклов, что является пределом выносливости обычной стали [23, 24]. Кроме того, анализ испытаний на усталость был выполнен с использованием ANSYS (Ansys, Canonsburg, PA, USA) с использованием результатов испытаний на растяжение и усталость.

Таблица 2

Экспериментальные условия для испытания на усталость.

4

0 2 2 4 9 9 03. Микроструктурная характеристика

Продукт был разрезан в плоскости нормального направления (ND) для проверки на наличие внутренних дефектов и повреждений, а также для сравнения анализов и экспериментальных результатов. Для наблюдения за характеристиками течения металла образец монтировали в горячем состоянии и механически полировали до 1 мкм с использованием бумаги SiC и алмазных суспензий. Проведено макротравление (нитал 10%). Места наблюдения были установлены на четыре точки в конечном продукте с использованием стереомикроскопа (Carl Zeiss, Оберкоэн, Германия) (SteREO Discovery.V20) при 4,7-кратном увеличении.

Эволюцию микроструктуры наблюдали с помощью EBSD, оксфордской симметрии с JEOL (JSM-7900F) (JEOL Ltd, Токио, Япония) [25,26]. Образцы монтировались в горячем состоянии, механически полировались на бумаге SiC и доводились до зеркального блеска алмазными суспензиями (размером до 0,25 мкм) и коллоидным кремнеземом. Условия измерения EBSD: ускоренное напряжение 15 кВ, ток зонда 15 нА, наклон образца 70°, размер шага сканирования 0,08 мкм, площадь измерения 79. 4 × 56,9 мкм ² . Карта средней разориентации ядра (KAM) и границы зерна (GB) была получена из программы постобработки (Aztec, CHANNEL 5) (2.0, Oxford Instruments, Abingdon-on-Thames, England).

3. Анализ методом конечных элементов (МКЭ)

Моделирование с использованием программы МКЭ необходимо для обеспечения надлежащего проектирования нового процесса. Коммерческие программы МКЭ DEFORM-2D (10.0, Scientific Forming Technologies Corporation, Огайо, США) и -3D (программа для МКЭ жесткого пластика) (10.0, Scientific Forming Technologies Corporation, Огайо, США) использовались для прогнозирования дефектов и повреждений изделий и штампов. DEFORM-2D применялся для моделирования шагов с 1 по 5, поскольку деталь, изготовленная на этих этапах, имеет осесимметричную структуру. DEFORM-3D был применен к шагу 6, потому что неосесимметричная структура и сложная форма изготовленной детали включали многоугольник и сплайн. Он был построен как модель на четверть с учетом его симметричной формы. Условия анализа указаны в .К кулоновскому трению прибавляли коэффициент трения между материалом и матрицей [15]. Было проведено испытание на сжатие, чтобы получить механические свойства для FEA и значение критического повреждения для прогнозирования вязкого разрушения [27]. Испытание проводили на универсальной испытательной машине (Zwick-Z205N) (Zwick Roell Group, Ульм, Германия) с постоянной скоростью 0,05 мм/с при комнатной температуре. На поверхность образца наносили смазку для уменьшения трения. Кривая напряжение-деформация, полученная в результате испытания на сжатие, применялась для моделирования вязкого разрушения.Критическое значение повреждения 519 МПа было получено из уравнения вязкого разрушения, т.е. уравнения Кокрофта-Латама, как показано на рис. Прогноз вязкого разрушения и распределение гидростатического напряжения показаны на рис. Анализ вязкого разрушения показал, что критическая величина повреждения была равномерно распределена при 519 МПа для всех процессов. Кроме того, в изделии распределялось отрицательное гидростатическое напряжение, которое не должно иметь дефектов во всех процессах.

( a ) Подогнанная кривая текучести напряжение-деформация, полученная в результате испытания на сжатие, ( b ) результаты испытаний на осадку для различных уменьшений высоты.

Численные результаты ( a ) предсказания вязкого разрушения и ( b ) гидростатического напряжения (среднее напряжение).

Таблица 3

Условия процесса для FEA.

Процесс Условия	Значение
Усталость	1 000 000 циклов
Частота	10 HZ
Коэффициент напряжения (Σ MIN / Σ MAX )	−1
Амплитуда напряжений обрабатываемого изделия	200–300 МПа
Амплитуда напряжений поковок	300–500 МПа

9022

Процесс Условия	Значение
Оси симметрия
Симметричная модель Deform-3D	квартал (90 °)
Начальный диаметр образца	22. 5 мм
Начальный образец Длина	176.7 мм
9022 9022	μ = 0,055
140 мм / с
Температура образца
Температура штампа	20 °C
Температура окружающей среды	20 °C

Прогноз разрушения штампа важен при проектировании штампа и технологических процессов. Как правило, штамп с подходящей термоусадочной посадкой может увеличить срок службы штампа и предотвратить его разрушение. Важно проверить максимальное главное напряжение, так как разрушение в основном вызвано повторными растягивающими напряжениями [28,29]. Матрица, используемая в основном в промышленности, состоит из вставки, натяжного кольца и корпуса для эффективного использования. Вставка, расположенная внутри матрицы, имеет наибольшее распределение нагрузки. Кольцо напряжения установлено в центре матрицы, чтобы предотвратить разрушение вкладыша из-за сжимающих напряжений.Гильза расположена снаружи штампа, чтобы дополнить общую нагрузку. В этом исследовании материалы, использованные для вставки, натяжного кольца и корпуса, представляли собой карбид вольфрама (WC), AISI h23 и AISI 4140 соответственно. Подробные механические свойства каждого компонента матрицы перечислены в .

Таблица 4

Свойства материала ковочных штампов.

6

Материал удивления	эластичный модуль	Realuis Riss
468 GPA	2683 MPA
Rigral right (AISI H23)	215 GPA	1380 МПа
Корпус (AISI 4140)	205 ГПа	1110 МПа

Важно подобрать подходящую термоусадочную посадку, поскольку матрица может быть усилена в зависимости от термоусадочной посадки нагрузочного кольца. Был проведен анализ вставной матрицы, как показано на а. Предел текучести штампа вставки был менее 2683 МПа, но он имел относительно высокое значение на этапах 5 и 6. Этап 6, который характеризуется высоким абсолютным напряжением, использовался для подбора подходящей горячей посадки. Как показано на b, основное напряжение вставки и нагрузочного кольца распределяется равномерно, когда термоусадочная посадка находится в диапазоне 0,3–0,7%. Показано, что соответствующая термоусадочная посадка может предотвратить разрушение штампа и увеличить срок службы штампа. В этом исследовании 0.Была применена 5% термоусадочная посадка.

Численные результаты ( a ) распределения максимального основного напряжения, полученные в результате анализа напряжения штампа и ( b ) сравнения напряжения штампа между различными термоусадочными посадками.

4. Результаты и обсуждение

На основании МКЭ была изготовлена ​​и установлена ​​на форму штамп с усадкой 0,5%, как показано ранее на рис. Изделие разрезали вдоль плоскости ND, чтобы наблюдать за поверхностью и внутренней частью. Мы подтвердили отсутствие повреждений на поверхности и внутри изделия, как показано на рис.Течение металла наблюдалось без каких-либо дефектов в силу его симметрии и плотности, а также без изломов и разрывов, как показано на в. показывает скорость извлечения материала в процессах. Коэффициенты восстановления обработанных и кованых изделий составляют 31,3% и 80,3% соответственно. Скорость восстановления материала кованого изделия примерно в 2,56 раза выше, чем при обычном процессе механической обработки. Экспериментальные и численные результаты подтвердили, что предложенный процесс успешно изготовил однокорпусный входной вал с улучшенной скоростью извлечения материала и без дефектов.

Вид на ( a ) поверхность изделия, ( b ) внутреннюю часть изделия и ( c ) поток металла изготавливаемого изделия.

Таблица 5

Сравнение степени извлечения материала между процессами.

	обработанный входной вал	кованые входные вал
объем сырья (мм 3 )	180 248	70257	70215	итоговый объем продукта (мм 3 )	56 430
Степень извлечения материала (%)	31.3	80,3

Как видно из кривых напряжение-деформация в , UTS обработанного изделия составил 500 МПа; и наоборот, у поковки 750 МПа. Таким образом, многоэтапный процесс холодной штамповки может производить входной вал с более высокой прочностью, чем при механической обработке, что подтверждается улучшением UTS примерно на 50%. Как показано на рисунке, твердость кованого изделия улучшилась примерно на 45% по сравнению с обработанными изделиями. Полигональные (№1) и сплайновые (№5) области с высоким эффектом формообразования демонстрируют относительно высокие значения твердости.Исходя из этих результатов, предложенный многоэтапный процесс холодной штамповки позволяет изготавливать однокорпусные входные валы с улучшенными механическими свойствами.

Сравнение результатов испытаний на растяжение кованых и обработанных изделий.

( a ) Контурные графики и ( b ) сравнительный график результатов испытаний на твердость по Виккерсу для обработанных и кованых изделий.

Испытание на кручение проводилось до тех пор, пока в изделии не произошло разрушение, как показано на а. Крутящий момент обработанного изделия составил 125, 215 и 230 Н·м при углах закручивания 10°, 20° и 30° соответственно, а кованого изделия – 225, 320 и 330 Н·м соответственно.Крутящий момент кованого изделия был примерно на 100 Нм выше, чем у обработанного изделия при том же угле закручивания. Крутящий момент 200 Нм применялся для проверки изменения размеров входного вала, и результаты были численно подтверждены с помощью 3D-лазерного сканера (Laser Design Inc., Миннеаполис, Миннесота, США). Как показано на б, максимальная деформация обработанного изделия при скручивании составила 0,6096 мм, а кованого – 0,2470 мм. При одинаковой нагрузке деформация обработанного изделия составила примерно 2.в 47 раз выше, чем у кованого изделия. Как и результаты испытаний на растяжение и твердость, входной вал, изготовленный методом ковки, имеет более высокие свойства при кручении и сопротивление деформации кручению, чем вал, изготовленный с использованием процесса механической обработки.

( a ) Кривые крутящий момент-угол для сравнения обработанных и кованых изделий из испытания на кручение и ( b ) результаты 3D-сканирования, полученные до и после испытания на кручение.

Результаты испытаний на усталость показаны в a.Предел выносливости обработанного изделия составил 200 МПа, кованого – 300 МПа, что примерно на 50 % выше. Результаты испытаний на усталость были применены для дополнительного МКЭ для анализа усталостной долговечности при крутящем моменте 100 Нм, который в основном поступает от MDPS и распределяется в направлении экструзии полигональной области. Как показано в b, мы подтвердили, что разрушение происходит при измерении менее 1000 циклов в положении А обработанного изделия, тогда как на кованом изделии разрушение не происходило при 1 000 000 циклов.Для увеличения усталостной долговечности обработанного входного вала в положении А следует применить дополнительную высокочастотную термообработку. Эти результаты показали, что предел выносливости кованого входного вала увеличился на 100 МПа по сравнению с механически обработанным входным валом, что значительно улучшило усталостную долговечность без дополнительного процесса термообработки.

( a ) Сравнение обработанных и кованых изделий на основе их амплитуды напряжения – кривой количества циклов, полученной в результате испытания на усталость, и ( b ) результатов анализа усталости.

показывает карту контрастности полосы, карту KAM и карту GB сырья и кованых изделий. Сырье было получено путем горячей прокатки, и образец демонстрирует типичные характеристики среднеуглеродистой стали, такие как ферритная и перлитная микроструктуры (а). Для образца, деформированного методом многостадийной холодной штамповки, зерна были вытянуты в направлении экструзии (г). KAM представляет собой среднее значение разностей локальной ориентации между отдельными точками измерения и соседними точками измерения.Величина КАМ увеличивается с увеличением плотности дислокаций или накопленной в образце энергии внутренних деформаций. Средние значения КАМ сырья и поковок составили 0,28 (б) и 0,91 (д) соответственно. Для кованых изделий среднее значение увеличивается на 225 %, что свидетельствует о накоплении внутренней энергии деформации и плотности дислокаций. Если угол разориентации ГБ больше 15°, он называется большеугловой границей зерна (HAGBs, синяя линия), а если он меньше 15°, он называется малоугловой границей зерна (LAGBs). , красная (2–5°) и зеленая линия (5–15°).Почти все зерна сырья представляли собой равноосные зерна феррита, окруженные HAGB (в). Зерно кованого изделия было разделено образованием LAGB и HAGB из-за большой пластической деформации (f).

Сравнение карты контрастности полос ( a , d ), карты КАМ ( b , e ) и карты ГБ ( c , f ) 805 909 LAGB (2 < 5°, красные линии и 5° ≤ θ < 15°, зеленые линии) и HAGB (15° ≤ θ , синие линии): ( a – c ) сырье и ( d – f ) кованое изделие.

показывает долю площади (длина угла разориентации, деленная на измеренную площадь, мкм/мкм ² ), изменение LAGB и HAGB во время деформации для количественного сравнения [30,31]. Значения фракций LAGBs (2–15°) и HAGBs (15–180°) сырья составляли 0,09 и 0,16 мкм ^-1 соответственно, а кованого изделия — 2,89 и 0,64 мкм ^-1 , соответственно. Это подтвердило, что значение фракции кованого продукта было выше, чем у сырья.По мнению ряда исследователей [32, 33], за последовательностью измельчения зерен следует накопление дислокаций, образование LAGB, увеличение углов разориентации, поглощение дислокаций на HAGB и установление стационарного состояния. Следовательно, исходя из этих результатов EBSD, многоэтапный процесс холодной штамповки может быть эффективным для измельчения зерна входных валов и эффективного производства высокопрочных изделий с большим количеством LAGB и HAGB.

Сравнение площадной доли углов разориентации для сырья и поковки.

Было проведено дополнительное численное исследование, как показано на для сравнения отдельно изготовленного входного вала, состоящего из верхней и нижней частей, и однокорпусного входного вала. Был разработан многоэтапный процесс холодной штамповки, и применялось такое же напряжение текучести материала (а). Судя по результатам, отдельный процесс входного вала может производить продукт без дефектов. Для раздельного производства верхняя и нижняя части были обработаны для сборки, а затем соединены штифтом (AISI D2) после процесса ковки.Мы использовали численный тест на кручение для исследования и сравнения кривых момент-угол процессов. По результатам, полученным от обработанного изделия, наблюдалась разница между численными и экспериментальными результатами для начала испытаний, как показано на рис. Общая тенденция моделирования вполне соответствовала экспериментальному результату. Таким образом, условие моделирования считается приемлемым для испытания на кручение. Мы заметили, что значение крутящего момента отдельно изготовленного входного вала было выше, чем у обработанного входного вала, и ниже, чем у однокорпусного входного вала.В результате было подтверждено, что однокорпусный входной вал, изготовленный с помощью многоэтапного процесса холодной штамповки, превосходит существующие процессы с точки зрения механических свойств, скорости извлечения материала и производительности. Для улучшения расходуемости и масштабируемости могут быть проведены дальнейшие исследования с использованием легких материалов для улучшения реализации процесса [34].

Численный анализ процесса отдельного входного вала и сравнение кривых крутящий момент-угол, полученных в результате численного и экспериментального испытаний на кручение.

5. Выводы

В данной работе предложен многостадийный процесс холодной штамповки для изготовления высокопрочного однокорпусного входного вала большой длины и высокой степени извлечения материала. По результатам анализа конечных элементов и экспериментальных данных процесс был успешно разработан, и однокорпусный входной вал может быть качественно изготовлен с высокой прочностью, твердостью, крутящим моментом и пределом выносливости. Были получены следующие выводы:

1. На основе анализа конечных элементов было предсказано, что однокорпусный входной вал не имеет внешних и внутренних дефектов с помощью уравнения Кокрофта–Латама и анализа гидростатического напряжения, и что срок службы штампа можно увеличить с помощью подходящей горячей посадки для предлагаемый процесс. Предлагаемый процесс имеет степень извлечения материала 80,3%, что в 2,56 раза выше, чем у обычного процесса механической обработки.

2. Спроектированные и проверенные многоступенчатые штампы для холодной штамповки были изготовлены для проверки их применения при изготовлении высокопрочного входного вала с одним корпусом. Однокорпусный первичный вал был успешно изготовлен без дефектов.

3. По результатам испытаний на растяжение и твердость механические свойства улучшились примерно на 45–50%, а долговечность, полученная по результатам испытаний на кручение и усталость, также увеличилась.Предлагаемый процесс может быть эффективным для измельчения зерна входных валов и эффективного производства высокопрочных изделий с большим количеством LAGB и HAGB.

4. Дополнительный МКЭ был успешно проведен для сравнения отдельно изготовленного входного вала, состоящего из верхней и нижней частей, и однокорпусного входного вала, изготовленного по предлагаемому процессу. Результаты подтвердили, что входной вал с одним корпусом превосходит входные валы, изготовленные по существующим технологиям, с точки зрения значения крутящего момента.

5. Вал первичный однокорпусный изготовлен из обычного металла СВРЧ55Ф. Легкие материалы, такие как алюминий или титан, все чаще применяются в некоторых частях электромобиля для уменьшения веса автомобиля и повышения энергоэффективности. Следовательно, легкие материалы могут применяться в процессе холодной штамповки для изготовления автомобильных деталей, таких как высокопрочный входной вал, для улучшения механических свойств и снижения веса автомобиля.

Благодарности

Эта работа была поддержана SUNG JIN FO-MA INC.Авторы также признательны Вун Хак Ли за проведение экспериментов.

Вклад авторов

Концептуализация, A.R.J. и С.К.Х.; методология, A.R.J. и С.К.Х.; программное обеспечение, A.R.J. и MSJ; курирование данных, A.R.J. и С.К.Л.; написание — подготовка первоначального проекта, A. R.J. и С.К.Х.; написание-обзор и редактирование, С.К.Х.; проверка и исследование, Y.H.M. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование было проведено при поддержке Корейского института промышленных технологий как «Разработка интеллектуальной корневой технологии с дополнительными модулями (KITECH EO-20-0017)».

Заявление о доступности данных

В ходе этого исследования были созданы или проанализированы новые данные. Обмен данными не применим к этой статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Список литературы

1. Ланге К. Некоторые аспекты развития холодной штамповки до высокотехнологичной прецизионной технологии.Дж. Матер. Процесс. Технол. 1992; 35: 245–257. doi: 10.1016/0924-0136(92)-I. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]2. Юн Дж. К. Магистерская диссертация. Пусанский национальный университет; Пусан, Корея: 2004. Исследование процесса и конструкции штампа для процессов холодной штамповки сетчатой ​​формы для цилиндрического зубчатого колеса с внутренним профилем кулачка. [Google Академия]3. Кнуст Дж., Подшус Ф., Стонис М., Беренс Б.А., Овер Мейер Л., Ульманн Г. Оптимизация заготовки для процессов горячей штамповки с использованием генетических алгоритмов. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2016; 89: 1623–1634.doi: 10.1007/s00170-016-9209-9. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Чанг Ю.Л., Хун Ф.Ю., Луи Т.С. Новая инфракрасная термообработка алюминиевого сплава 7075 горячей штамповки: микроструктура и механические свойства. Материал. 2020;13:1177. doi: 10.3390/ma13051177. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]7. Фудзикава С., Йошиока Х., Шимамура С. Применение холодной и горячей штамповки в автомобильной промышленности. Дж. Матер. Процесс. Технол. 1992; 35: 317–342. doi: 10.1016/0924-0136(92)

-M. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8.Панг Х., Нгайле Г. Разработка процесса неизотермической ковки для полой передачи мощности. Дж. Производство. Процесс. 2019;47:22–31. doi: 10.1016/j.jmapro.2019.08.034. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Ку Т.В., Ким Л.Х., Кан Б.С. Многостадийная холодная штамповка и экспериментальные исследования наружной обоймы шарниров равных угловых скоростей. Материал. 2013; 49: 368–385. doi: 10.1016/j.matdes.2013.01.030. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Маккормак К., Монаган Дж. Анализ методом конечных элементов штампов для холодной штамповки с использованием двух- и трехмерных моделей.Дж. Матер. Процесс. Технол. 2001; 118: 286–292. doi: 10.1016/S0924-0136(01)00960-8. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Соранансри П., Янил С., Сириведин К. Моделирование методом конечных элементов конструкции с горячей посадкой для увеличения срока службы штампа в процессе горячей штамповки конического зубчатого колеса. Матер. Сегодня. 2019;17:1711–1719. doi: 10.1016/j.matpr.2019.06.202. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Кокрофт М.Г., Латан Д.Дж. Пластичность и обрабатываемость металлов. Дж. Инст. Встретились. 1968; 96: 33–39. [Google Академия] 13. Чен С., Цинь Ю., Чен Дж.Г., Чой С.М. Метод ковки для сокращения технологических операций при формовании автомобильных крепежных деталей. Междунар. Дж. Мех. науч. 2018; 137:1–14. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2017.12.045. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. О С.И., Чен К.С., Кобаяши С. Вязкий излом при осесимметричном выдавливании и волочении. Часть 1. Деформационная механика выдавливания и волочения. Часть 2. Удобообрабатываемость в экструзии и рисовании. Дж. Инж. Инд., 1979; 101:36–44. [Google Академия] 15. Ко Д.К., Ким Б.М. Прогнозирование центральных разрывных дефектов при экструзии и волочении проволоки.Дж. Матер. Процесс. Технол. 2000; 102:19–24. doi: 10.1016/S0924-0136(99)00461-6. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Чой Дж.С., Ли Х. К., Им Ю.Т. Исследование образования и эволюции шевронных трещин при холодном выдавливании. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2010; 24:1885–1890. doi: 10.1007/s12206-010-0605-z. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Ли Х.К., Джин Ю.Г., Ли Ю.Х., Сон И.Х., Ли Д.Л., Им Ю.Т. Технологический расчет высокопрочного болта из полностью перлитной высокоуглеродистой стали. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2010; 210:1870–1875.doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.06.017. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Ли Х.К., Саруш М.А., Сонг Дж.Х., Им Ю.Т. Влияние коэффициентов термоусадочной посадки на срок службы инструмента в процессах штамповки болтов. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2009; 209:3766–3775. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2008.08.032. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Тоттен Г., Хоус М., Иноуэ Т. Справочник по остаточному напряжению и деформации стали. АСМ Интернэшнл; Алмере, Нидерланды: 2002. [Google Scholar]20. АСТМ Е8/Е8М. Стандартные методы испытаний металлических материалов на растяжение.АСТМ интернэшнл; Уэст-Коншохокен, Пенсильвания, США: 2013. [Google Scholar]21. Ким М.Дж., Ли Б.Р., Чанг С.Х., Пак Ю.Д., Чо Х.С., Хван С.В. Исследование по оптимизации ответственности для транспортного средства C-MDPS. Транс. корейский соц. Авто. англ. 2018; 26: 808–818. doi: 10.7467/KSAE.2018.26.6.808. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. ASTM D7791-17. Стандартный метод испытаний свойств одноосной усталости пластмасс. АСТМ интернэшнл; Уэст-Коншохокен, Пенсильвания, США: 2017. [Google Scholar]23. Топик М., Аллен С., Тейт Р. Влияние холодной обработки и термической обработки на усталостные характеристики проволоки из коррозионностойкой стали 3CR12.Междунар. Дж. Усталость. 2007; 29:49–56. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2006.02.050. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Ян Ю.С., Бэ Дж.Г., Пак К.Г. Улучшение сопротивления усталости при изгибе заэвтектоидной стальной проволоки, используемой для кордов шин, путем последующего отжига. Матер. науч. англ. А. 2008; 488: 554–561. doi: 10.1016/j.msea.2007.11.048. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 25. Лю В., Цзинь С., Чжан Б., Юн Д., Чен П. Совмещенный EBSD/ПЭМ анализ эволюции микроструктуры градиентной наноструктурной ферритной/мартенситной стали, подвергнутой поверхностной механической истиранию.Материал. 2019;12:140. doi: 10.3390/ma12010140. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]26. Чжу Дж., Лю С., Юань С., Лю К. Сравнение градиента толщины деформированной и рекристаллизованной микроструктуры тантала с однонаправленной и часовой прокаткой. Материал. 2019;12:169. doi: 10.3390/ma12010169. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]27. АСТМ Е9-09. Стандартные методы испытаний металлических материалов на сжатие при комнатной температуре. АСТМ интернэшнл; Уэст-Коншохокен, Пенсильвания, США: 2009 г.[Google Академия] 28. Чой Дж.К., Ким Б.М. Стойкость инструмента в процессах обработки металлов давлением. Транс. Матер. Процесс. 1994; 3: 147–155. [Google Академия] 29. Райс Р.К., Лейс Б.Н., Нельсон Д., SAE. Справочник по расчету усталости. Общество Автомобильных Инженеров; Уоррендейл, Пенсильвания, США: 1988. [Google Scholar]30. Хван С.К., Пэк Х.М., Ли Дж.В., Сон И.Х., Им Ю.Т., Бэ С.М. Влияние эволюции микроструктуры и текстуры на механические свойства низкоуглеродистой стали в некруговой последовательности волочения. Дж. Матер. Процесс. Технол.2014; 214:318–325. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.09.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 31. Хван С.К., Пэк Х.М., Им Ю.Т., Сон И.Х., Пэ К.М., Ли Х.В. Влияние измельчения зерна многопроходным непрерывным гибридным процессом на механические свойства проволоки из низкоуглеродистой стали. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2014; 214:1398–1407. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.02.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 32. Ито Ю., Хорита З. Эволюция микроструктуры чистого алюминия, обработанного кручением под высоким давлением. Матер. науч. англ.А. 2009; 503:32–36. doi: 10.1016/j.msea.2008.03.055. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 33. Шварц А.Дж., Кумар М., Адамс Б.Л., Филд Д.П. Дифракция обратного рассеяния электронов в материаловедении. 2-е изд. Спрингер; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 2009. [Google Scholar]34. Цю Дж., Цзи В., Рудас И.Дж., Гао Х. Проект асинхронной фильтрации выборочных данных для стохастических нелинейных систем на основе нечетких аффинных моделей. IEEE транс. Кибер. 2020: 1–11. doi: 10.1109/TCYB.2020.3020885. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Что такое подделка? Различные виды ковки в подержанном производстве

Ковка, метод формирования металла с использованием сжимающих локализованных сил, был основным методом изготовления металла со времен древних жителей Месопотамии.С момента своего возникновения в плодородном полумесяце ковка претерпела значительные изменения, в результате чего процесс стал более эффективным, быстрым и долговечным. Это связано с тем, что сегодня ковка чаще всего выполняется с использованием кузнечных прессов или молотковых инструментов, которые приводятся в действие электричеством, гидравликой или сжатым воздухом. Некоторыми из распространенных материалов, используемых для ковки, являются углеродистая сталь, легированная сталь, микролегированная сталь, нержавеющая сталь, алюминий и титан.

Для ковки используются традиционные молот и наковальня.

Изображение предоставлено Shutterstock.com/Drpixel

Для чего нужна ковка?

Целью ковки является создание металлических деталей. По сравнению с другими методами производства, ковка металла позволяет производить одни из самых прочных изготавливаемых деталей. Когда металл нагревается и прессуется, мелкие трещины заделываются, а любые пустоты в металле закрываются.

Процесс горячей штамповки также разрушает примеси в металле и перераспределяет такой материал по металлоконструкциям.Это значительно уменьшает включения в кованой детали. Включения представляют собой составные материалы, имплантированные внутрь стали во время производства, которые создают точки напряжения в конечных кованых деталях.

В то время как примеси следует удалять в процессе начального литья, ковка дополнительно очищает металл.

Другой способ упрочнения металла ковкой заключается в чередовании его зернистой структуры, которая представляет собой поток зерен металлического материала при его деформации. Благодаря ковке можно создать благоприятную структуру зерна, что сделает кованый металл более прочным.

Процесс ковки очень универсален и может использоваться как для мелких деталей размером всего несколько дюймов, так и для крупных компонентов весом до 700 000 фунтов. Он используется для производства важных деталей самолетов и транспортного оборудования. Ковка также используется для укрепления ручных инструментов, таких как долота, заклепки, винты и болты.

Какие бывают виды ковки?

Ударное воздействие при ковке деформирует и формирует металл, что приводит к непрерывному потоку зерен. Благодаря этому металл сохраняет свою прочность.Дополнительные эффекты этого уникального потока зерна включают устранение дефектов, включений и пористости в продукте. Еще одним преимуществом ковки являются относительно низкие затраты, связанные с умеренными и длительными производственными циклами. После создания кузнечного инструмента изделия можно изготавливать на относительно высоких скоростях с минимальными простоями. Существует два основных вида ковки: горячая и холодная.

Горячая штамповка

Горячая ковка требует, чтобы металл был нагрет выше его температуры рекристаллизации.Это может означать нагрев металлов до 2300 градусов по Фаренгейту. Основным преимуществом горячей ковки является снижение энергии, необходимой для правильной формовки металла. Это связано с тем, что чрезмерное нагревание снижает предел текучести и улучшает пластичность. Изделия горячей штамповки также выигрывают от устранения химических несоответствий.

Нужна компания по горячей штамповке? Компания Thomas’ Supplier Discovery имеет проверенный список компаний, занимающихся горячей штамповкой в ​​США и Канаде.

Холодная ковка

Холодная ковка обычно относится к ковке металла при комнатной температуре, хотя возможна любая температура ниже температуры рекристаллизации.Многие металлы, такие как сталь с высоким содержанием углерода, просто слишком прочны для холодной ковки. Несмотря на это препятствие, холодная ковка вытесняет свой более теплый эквивалент, когда речь идет о стандартах контроля размеров, однородности продукта, чистоте поверхности и загрязнении. Холодная ковка включает в себя множество методов ковки, включая гибку, экструзию, холодное волочение, чеканку и холодную высадку. Однако за эту повышенную универсальность приходится платить, поскольку для холодной ковки требуется более мощное оборудование и может потребоваться использование промежуточных отжигов.

Нужна компания по холодной штамповке? У Thomas’s Supplier Discovery есть проверенный список компаний холодной штамповки в США и Канаде.

Для получения более подробной информации о любом из этих процессов, пожалуйста, прочитайте наше Полное руководство по горячей и холодной штамповке.

Горячая ковка используется для изготовления автомобильных деталей.

Изображение предоставлено Shutterstock.com/Aumm graphixphoto

Какие существуют процессы ковки?

Помимо базовой горячей и холодной штамповки, существует множество специальных процессов. Этот широкий спектр процессов можно сгруппировать в три основные зонтичные группы:

Вытяжка уменьшает ширину

товара и увеличивает длину. Осадочная ковка увеличивает ширину изделий и уменьшает длину. Компрессионное формование обеспечивает поток ковки в нескольких или заданных направлениях.

Эти три категории подразумевают множество различных методов ковки металлов.

Процесс ковки

Штамповка получила свое название от процесса опускания молота на металл, чтобы придать ему форму штампа.Матрица – это поверхность, соприкасающаяся с металлом. Существует два вида штамповки: штамповка в открытых и закрытых штампах. Матрицы обычно имеют плоскую форму, а некоторые из них имеют поверхности особой формы для специализированных операций.

Процесс открытой штамповки

Когда плоские штампы, не имеющие предварительно вырезанных профилей, участвуют в ковке, процесс ковки называется ковкой в ​​открытых штампах (или кузнечной ковкой). Открытая конструкция позволяет металлу течь везде, кроме места соприкосновения с матрицей.Для достижения максимальных результатов правильное перемещение заготовки, которая должна составлять более 200 000 фунтов. в весе и 80 футов в длину, имеет важное значение. Это полезно для мелкосерийного художественного кузнечного дела или для формовки слитков перед вторичной формовкой. Ковка в открытых штампах создает детали с лучшей устойчивостью к усталости и прочностью и снижает вероятность ошибок или отверстий. Его также можно использовать для более мелкого размера зерна, чем другие процессы.

Процесс ковки в закрытых штампах

Ковка в закрытых штампах, иногда называемая штамповочной ковкой, использует пресс-формы.Эти формы прикреплены к наковальне, в то время как молоток заставляет расплавленный металл течь в полости матрицы. Множественные удары и/или полости штампа часто используются при ковке сложной геометрии. Высокие первоначальные затраты на оснастку делают ковку в закрытых штампах дорогой для мелкосерийных операций, но процесс ковки становится рентабельным по мере увеличения количества производимых деталей. Ковка в закрытых штампах также обеспечивает исключительную прочность по сравнению с альтернативными методами. Общие области применения штамповки в закрытых штампах включают производство автомобильных компонентов и аппаратных средств.

Процесс ковки на прессе

При ковке на прессах основным формообразующим фактором является сжатие. Металл находится на стационарной матрице, в то время как пресс-форма оказывает постоянное давление, достигая желаемой формы. Время контакта металла с штампами значительно больше, чем при других типах ковки, но преимущество процесса ковки состоит в том, что он может одновременно деформировать все изделие, а не определенный участок. Еще одним преимуществом ковки на прессе является возможность производителя отслеживать и контролировать конкретную степень сжатия.Применения ковки на прессе многочисленны, поскольку нет никаких ограничений на размер продукта, который может быть создан. Ковка на прессе может быть горячей или холодной.

Процесс ковки

Прокатная ковка – это процесс увеличения длины стержней или проволоки. Производитель помещает нагретые металлические стержни между двумя цилиндрическими валками с канавками, которые вращаются и прилагают постепенное давление для придания металлу формы. Точно сформированная геометрия этих канавок придает металлической детали желаемую форму.Преимущества этого метода ковки включают устранение облоя и благоприятную структуру зерна. Хотя в кузнечном производстве используются валки для производства деталей и компонентов, он по-прежнему считается процессом ковки металла, а не процессом прокатки. Прокатная ковка часто используется для изготовления деталей для автомобильной промышленности. Он также используется для ковки таких вещей, как ножи и ручные инструменты.

Процесс ковки с осадкой

Ковка с осадкой — это процесс ковки, при котором диаметр металла увеличивается за счет сжатия.Кривошипные прессы, особенно высокоскоростные машины, используются в процессах ковки с высадкой. Кривошипные прессы обычно устанавливаются в горизонтальной плоскости для повышения эффективности и быстрого обмена металла с одной станции на другую. Также используются вертикальные кривошипные прессы или гидравлические прессы. Преимущества этого процесса заключаются в том, что он обеспечивает высокую производительность до 4500 деталей в час и возможность полной автоматизации. Он также производит мало или вообще не производит отходов.

Процесс изотермической ковки

Изотермическая ковка — это процесс ковки, при котором материалы и штамп нагреваются до одинаковой температуры.Название происходит от «iso», что означает «равный». Этот метод ковки обычно используется для ковки алюминия, который имеет более низкую температуру ковки, чем другие металлы, такие как сталь. Температура ковки алюминия составляет около 430 °C, а стали и жаропрочных сплавов может составлять от 930 до 1260 °C. Преимущество заключается в том, что форма, близкая к чистой, снижает требования к механической обработке и, следовательно, снижает процент брака, а металлическая деталь обладает высокой воспроизводимостью. Еще одно преимущество заключается в том, что для изготовления поковок можно использовать машины меньшего размера из-за меньших потерь тепла.Несколькими недостатками являются более высокие затраты на материал штампа для работы с температурами и давлением и требуемые системы равномерного нагрева. Он также имеет низкую производительность.

Какое оборудование используется для ковки?

Самый популярный вид кузнечного оборудования – молот и наковальня. Идея молота и наковальни до сих пор используется в кузнечном оборудовании с молотом. Молоток поднимают, а затем опускают или толкают в заготовку, которая опирается на наковальню. Основные различия между отбойными молотками заключаются в том, как они приводятся в действие, наиболее распространенными из которых являются воздушные и паровые молоты.Отбойные молотки обычно работают в вертикальном положении. Это связано с тем, что избыточная энергия, которая не выделяется в виде тепла или звука, то есть энергия, которая не используется для придания формы заготовке, должна быть передана в основание. Также требуется большая машинная база для поглощения ударов.

Для преодоления некоторых недостатков отбойного молотка используется противоударная машина или ударник. И молоток, и наковальня движутся в противоударной машине, а заготовка удерживается между ними. Здесь избыточная энергия становится отдачей, позволяя машине работать горизонтально и иметь меньшую базу.Это создает меньше шума, тепла и вибрации. Это также создает совершенно другую схему потока. Эти машины используются для ковки в открытых или закрытых штампах.

Пресс используется для ковки на прессах. Двумя основными типами являются механические и гидравлические прессы. Механические прессы функционируют с использованием кулачков, кривошипов и рычагов для выполнения заранее заданных и воспроизводимых ударов молотком. Из-за характеристик этого типа системы в разных положениях хода доступны разные усилия. В результате эти прессы быстрее своих гидравлических аналогов на 50 ходов в минуту.Их мощности варьируются от трех до 160 МН. Гидравлические прессы используют давление жидкости и поршень для создания усилия. Преимущества гидравлического привода перед механическим заключаются в его гибкости и превосходной производительности. Недостатки заключаются в том, что это более медленная, крупная и дорогая машина в эксплуатации.

В процессах ковки, автоматической горячей штамповки и высадки используется специализированное оборудование.

Резюме

Это руководство дает общее представление о том, что такое ковка, и о различных процессах ковки.Чтобы узнать больше о других методах изготовления металла, прочитайте наше руководство здесь. Для получения дополнительной информации о сопутствующих услугах обратитесь к другим нашим руководствам по продуктам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники

Другие изделия из металла

Еще от Изготовление и изготовление на заказ

Холодная ковка — LION METAL

Содержание этой страницы получено из Iqsdirectory. com

Введение

Это наиболее полное руководство по холодной ковке, доступное в Интернете.

В этой статье рассматриваются следующие темы:

• Что такое холодная ковка и как она работает
• Преимущества и недостатки холодной ковки
• Горячая ковка по сравнению с холодной ковкой
• Используемые металлы и оборудование/машины
• Применение холодной ковки 900
• И многое другое…

Глава первая. Что такое холодная ковка и как она работает?

Холодная ковка — это процесс формовки и производства металла, при котором прутковый материал вставляется в матрицу и выдавливается во вторую закрытую матрицу.Процесс завершается при комнатной температуре или ниже температуры рекристаллизации металла для придания металлу желаемой формы или конфигурации.

Холодная ковка — это эффективный и экономичный процесс деформации металла для производства больших объемов деталей по низкой цене. Существует три метода ковки, которые различаются в зависимости от температуры, они могут быть холодными, теплыми или горячими и включают использование молотков, штампов или прессов для придания формы, сжатия, деформации и прокатки металлов. Холодную ковку не следует путать с механической обработкой или литьем, поскольку конечным результатом является более прочный и качественный продукт.

В отличие от горячей или горячей ковки, холодная ковка формирует и деформирует прутковый прокат при комнатной температуре с использованием локализованной сжимающей силы. В зависимости от требований конструкции детали, заготовка может проходить через несколько штампов или ударяться несколько раз подряд для достижения нужной формы.

Глава вторая. Как работает холодная ковка

Низкая стоимость холодной ковки обусловлена ​​снижением трудозатрат и отказом от вторичной обработки. Детали производятся быстро и эффективно со скоростью до 1000 штук в час, что снижает себестоимость единицы продукции.Производство заключается в том, чтобы просто вставить металлическую деталь и позволить машинам быстро и эффективно выполнять работу.

Готовые изделия из холодной ковки имеют идеальное качество поверхности и повышенную стабильность размеров, что видно на изображении ниже. Различные процессы повышают прочность и долговечность заготовки, производя долговечные изделия или детали.

Процесс холодной штамповки

Этап 1: Смазка

— Перед ковкой заготовка обрабатывается смазкой, чтобы предотвратить ее прилипание к штампу и сохранить ее прохладной во время процесса штамповки, поскольку деформация может привести к температуре 250 ° до 450°.

Шаг 2: Вставка металлической детали

– Металлическая деталь помещается на матрицу, имеющую форму готовой детали. Матрица может иметь две секции, одна из которых прикреплена к молотку, а другая находится под заготовкой. Молоток — это верхняя часть и ударный механизм, создающий усилие для деформации металлической детали.

Этап 3: Ход

– Удар заготовки или ход может производиться тремя механизмами – гидравлическим, пневматическим или механическим.Каждый из методов приводит в действие вал с молотком на нем с большим усилием вниз на заготовку, чтобы создать желаемую форму. Это происходит в пределах миллисекунд. В некоторых случаях молоток приходится бросать несколько раз подряд, чтобы получить точный контур и форму.

Этап 4: Заусенец

— Заусенец — это лишний металл вокруг штампа или комплекта штампов. Он выступает из тела поковки в виде тонкой пластины, где встречаются штампы, и удаляется во время обрезки.Вспышка ограничивает поток металла, обеспечивая идеальный оттиск. Наличие облоя необходимо для того, чтобы металл полностью заполнил форму.

Шаг 5: Удаление детали

– Метод удаления детали зависит от типа процесса. Большинство современных производителей используют автоматику для удаления детали конвейером или роботизированной рукой. Это еще одна мера экономии, которая устраняет необходимость в обработке материалов.

Шаг 6: После формирования

— Как и в других частях процесса, это может принимать разные формы.Для деталей, требующих одного штампа и одного хода, деталь обрезается и отправляется на отгрузку. В случае деталей, которые имеют несколько граней, они перемещаются в другие процессы штамповки для добавления функций. Перемещение штампа от станции к станции обычно автоматизировано. Для более крупных деталей используются другие механизированные методы, которые могут включать хай-лоу, вилочный погрузчик или кран.

ВНЕСИТЕ СВОЮ КОМПАНИЮ В СПИСОК НИЖЕ

Глава третья. Преимущества холодной ковки

В этой главе подробно рассматриваются шесть основных преимуществ холодной ковки.К ним относятся:

• Экономичность
• Более быстрое производство
• Экологичность
• Превосходные характеристики продукта
• Высокая производительность
• Широкий выбор металлов

Информация о преимуществах холодной штамповки описывает некоторые из преимуществ холодной штамповки и поясняет ее преимущества. так широко используется. Глава третья представляет собой сравнение холодной ковки с горячей ковкой и преимущества каждой из них.

Экономичность:

Холодная ковка имеет низкую стоимость благодаря трем факторам: предварительной обработке, температуре и чистовой обработке.В других методах формообразования металла заготовка должна пройти некоторую предварительную обработку, например, нагрев. Печи, обжиговые печи или электричество обычно используются для повышения температуры металла выше точки его рекристаллизации. Они дороги в обслуживании, производят загрязняющие вещества и отнимают много времени.

При холодной ковке после обработки заготовка считается готовой и требует минимальной доводки, что снижает трудозатраты.

Холодная ковка обеспечивает экономию материала до 70% производственных затрат, так как очень мало отходов и брака.

Более быстрое производство:

Холодная ковка — это простой процесс, при котором заготовка помещается непосредственно в кузнечную машину для мгновенного изготовления готовой детали. Современные производители используют автоматику для загрузки заготовки и снятия ее с пресса. Как вы можете видеть на этой схеме, металл подается в станок, обрабатывается и движется дальше. Время между входом и финишем меньше секунды.

Безвредность для окружающей среды:

Основная причина, по которой холодная ковка является экологически чистой, заключается в отсутствии необходимости в тепле, поскольку пары и дым из печей производят значительные выбросы углерода.Это также снижает затраты, поскольку производителям не нужно устанавливать оборудование для фильтрации и очистки воздуха.

Превосходные характеристики продукта:

Холодная ковка позволяет производить изделия с превосходными характеристиками, поскольку она перестраивает зернистую структуру заготовки в соответствии с конфигурацией конечной детали.

Устраняет возможные негативные реакции:

Обработка металла может создать множество потенциальных проблем. Холодная ковка устраняет некоторые негативные эффекты, такие как усталость от пористости, за счет увеличения общей прочности металла и устранения риска потери целостности материала.

Повышенное качество и длительный срок службы:

Холоднокованые детали способны выдерживать высокие нагрузки. Когда заготовка выходит за пределы предела текучести или упругости, она все еще способна сохранять свою измененную форму.

Сохранение допусков деталей:

Критические и жесткие допуски деталей сохраняются на протяжении всего производственного цикла. Они воспроизведены до мельчайших деталей, так что каждая часть является точной копией первой.

Свобода дизайна:

В отличие от других процессов, холодная ковка дает свободу дизайна, когда можно создавать сложные контуры и формы, для которых в других процессах потребовалось бы множество различных и дорогостоящих вторичных методов.

Высокая производительность:

Хотя могут быть различия между методами производства холодной штамповки, высокая скорость производства холодной штамповки может производить от 50 до более 400 штук в минуту. Единственное, что влияет на скорость процесса это размер детали.

Широкий выбор металлов:

Ковать можно широкий спектр металлов, включая твердые металлы, такие как углеродистая сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь, а также мягкие металлы, такие как алюминий, латунь и медь.

На этом изображении показаны болты, изготовленные методом холодной ковки. Каждый из различных болтов был сделан из разного металла. В том числе из меди, латуни, алюминия и стали.

Глава четвертая – Горячая и холодная ковка

Разница между горячей ковкой и холодной ковкой заключается в температуре: холодная ковка деформирует и нагружает металлы при комнатной температуре, в то время как горячая ковка нагревает металлы вблизи или при температуре их плавления.

Ключом к температурному диапазону является рекристаллизация: холодная ковка происходит до рекристаллизации, а горячая ковка нагревает металл выше точки рекристаллизации.

Выбор холодной ковки или горячей ковки зависит от:

• Оборудование и механическая обработка производителей: производители специализируются на том или ином процессе, чтобы максимально использовать свое оборудование.
• Требования клиентов: На этапе разработки деталей инженеры принимают решение о наилучшем процессе производства своих конструкций, поскольку холодная и горячая ковка имеют свои ограничения.
• Типы производимых деталей: во многих случаях ограничения в отношении выбора правильного процесса определяются конструкцией детали, поскольку определенные детали могут быть изготовлены только горячей ковкой, в то время как другие идеально подходят для холодной ковки.Конструкции деталей холодной ковки просты без сложных деталей, в то время как горячая ковка позволяет получать детали с чрезвычайно точными мелкими деталями.
• Требования к более низкой стоимости: по возможности производители выбирают холодную ковку, поскольку она требует меньшего количества оборудования и не включает нагрев, что значительно снижает общую стоимость производства.

Горячая ковка

Горячая ковка выполняется при исключительно высоких температурах от 700°C или 1292°F до 1000°C или 1832°F. Повышение температуры помогает избежать деформации и затвердевания, а также снижает поток напряжений и количество энергии, необходимой для деформации и придания формы металлам. Когда металлы остывают, они сохраняют свою деформированную форму. В процессе формовки используются гидравлические, пневматические и механические прессы.

Характеристики горячей штамповки:

Штампы или формы:

Одной из основных статей расходов на горячую штамповку являются затраты, необходимые для производства штампов и форм, изготовленных из усиленной стали, спроектированной так, чтобы выдерживать экстремальные температуры, способные противостоять усталости , а также обладают пластичностью, ударной вязкостью и прочностью на растяжение.

Формы горячей штамповки:

Хотя многие методы горячей штамповки аналогичны методам холодной штамповки, другие методы включают газовую штамповку, закалку в штампе, вытяжку и изотермическую штамповку.

Температура металла:

Тип процесса определяет температуру металла при его формовании. В некоторых процессах металл полностью расплавляют и заливают в форму или проталкивают через матрицу. В других случаях он отжигается и формуется штампом или пресс-формой под давлением и прессованием.

Опасные факторы окружающей среды:

Самым большим недостатком является количество загрязняющих веществ, образующихся в процессе нагрева. Это было серьезной проблемой с момента ее возникновения во время первой промышленной революции, и производители постоянно сталкивались с ней на протяжении многих лет.

Нагрев металлов:

Детали необходимо нагревать выше точки рекристаллизации, которая значительно превышает 300°F и может достигать 1000 градусов. Для достижения соответствующих температур требуются большие печи или сушильные камеры.

Затраченное время:

Сложная природа горячей ковки требует времени для нагрева металла, его обработки и охлаждения. Хотя фактическая штамповка, деформация или придание формы занимают примерно столько же времени, сколько и холодная ковка, процессы нагрева и охлаждения требуют тщательного ухода и управления в течение длительного времени.

Результаты горячей штамповки:

Нагрев и охлаждение металлов повышают их прочность, ударную вязкость и пластичность, но уменьшают твердость. В процессе охлаждения металлы могут деформироваться и терять форму.

Накипь:

Горячая ковка может привести к окислению, что приводит к образованию накипи, которая может обесцветить поверхность металла, что затруднит ее чистовую обработку.

Финишная обработка:

Детали должны быть обработаны для устранения деформаций, дефектов и ошибок, возникающих в процессе нагрева. Эти вторичные операции трудоемки и требуют нескольких видов специализированного оборудования.

Холодная ковка

Температура, при которой происходит ковка, отличает холодную ковку от горячей ковки.Для горячей штамповки детали ее нагревают до температуры выше точки рекристаллизации, что приводит к изменению ее микроструктуры. По мере нагревания его внутреннее напряжение и прочность устраняются, что делает его более пластичным. Холодная ковка не требует нагрева, благодаря чему металл сохраняет свою прочность и микроструктуру.

Холодная штамповка имеет следующие характеристики:

Температура формовки:

Металлы формуются при комнатной температуре ниже их точки рекристаллизации, что позволяет снизить затраты и избежать расходов на печи.

Скорость:

Скорость варьируется от семи штук в минуту для машин с малым объемом до 400 штук в минуту для машин с большим объемом.

Оборудование:

Холодная ковка производится на машинах, предназначенных для придания формы металлу, включая выдавливание, гибку, резку и волочение. Оборудование доступно в широком диапазоне цен в зависимости от количества техники и ее размера.

Стоимость:

Экономия за счет материалов и скорости. Экономия материала достигается за счет небольшого количества образующегося лома, которое составляет до 70%.Поскольку детали производятся очень быстро, стоимость единицы продукции значительно ниже.

Факторы окружающей среды:

Выбросы или загрязняющие вещества отсутствуют, как видно на изображении ниже на этой машине от Stalcop. Все самодостаточно и закрыто. Углерод и другие загрязняющие вещества исключаются, так как нет необходимости нагревать металл.

Результаты холодной штамповки:

Как видно на приведенной ниже диаграмме, зернистая структура металлов перестраивается, чтобы следовать потоку конечной детали, устраняя усталость от пористости, повышая прочность на сдвиг и снижая любой риск нарушения целостности материала.Напрягая металл, он становится прочнее и эластичнее. Недостатком является то, что после холодной ковки металл теряет свою пластичность и становится более хрупким.

Накипь:

Перед ковкой металла важно удалить любые накипи, такие как ржавчина или коррозия, которые могут образоваться во время хранения. Если ее не удалить, то износ детали будет таким же, как при горячей ковке.

Финишная обработка:

Требуется совсем немного финишной обработки. После обработки деталь готова к использованию или отправке.

Недостатки холодной ковки

Холодная ковка не идеальна. Как и у любого метода производства, у холодной ковки есть ограничения и ограничения, которые вам необходимо учитывать, прежде чем выбрать ее для своего следующего производственного проекта.

• Возможно изготовление в больших объемах только простых форм и конструкций. Уникальные, необычные или замысловатые узоры не могут быть выкованы методом холодной ковки. Уровни деформации и степень деформации ограничены, а холоднокованые металлы обладают меньшей пластичностью.
• Изменение зернистой структуры металла придает ему дополнительную прочность, но может вызвать остаточное напряжение.
• Некоторые методы холодной ковки требуют термической обработки для устранения возможных трещин или ползучести.
• Существует ограничение на типы металлов, которые можно подвергать холодной ковке. Не следует выбирать материалы с низкой пластичностью и чувствительностью к деформационному упрочнению, поскольку они теряют свою пластичность и разрушаются при растяжении. Можно использовать только металлы с твердостью HRC 44 по шкале Роквелла.
• Производственные процессы требуют больших усилий для создания необходимой силы сжатия и давления.Хотя добавление гидравлики и пневматики уменьшило размер оборудования, оно не устранило количество энергии, потребляемой машинами.
• Инструменты, штампы и пресс-формы должны быть специально разработаны, а также должны быть прочными и прочными, чтобы выдерживать постоянные повторяющиеся нагрузки.

Глава пятая – Процессы холодной штамповки

Развитие различных технологий и достижений в области обработки металлов привело к появлению нескольких методов холодной штамповки и штамповки металлов.Каждый из них предназначен для различных целей, но все они предназначены для эффективного и быстрого производства продукции без необходимости вторичной отделки.

Восемь наиболее распространенных процессов холодной ковки:

• Гиблека
• холодная прокат
• Закрытый Dire
• Рисунок
• Extrusion
• Open Die
• Кольцо кольцевая
• Квартира

Как я обсужу в конце в этой главе процессов больше, чем просто перечисленных. В приведенных ниже описаниях представлены исходные данные для первоначального понимания различных методов.

Кроме того, очень важным аспектом процесса холодной штамповки является тип используемой смазки. Двумя наиболее распространенными являются фосфат цинка или некоторая форма полимерного покрытия. Хотя холодная ковка производится при комнатной температуре, процесс гибки и формовки повышает температуру металлов. Смазка может предотвратить ошибки и предотвратить прилипание заготовки к штампу и продлить срок службы инструментов.

Производители смазочных материалов предлагают различные продукты для каждого типа процесса холодной штамповки. На фото изображены графитовые смазки, но доступны типы без графита, а также покрытия из алюмината кальция, фторида алюминия и фосфата.

Общие методы холодной ковки:

Гибка –

Гибка выполняется с помощью пресса и штампа, при котором заготовка прижимается к формующему инструменту. Его также называют пирамидальной прокаткой, и иногда его используют для подготовки детали к другому процессу холодной ковки. Заготовка растягивается вдоль одной оси, образуя угол.

Холодная прокатка –

Прокатка – это процесс формовки, при котором металл пропускается через пару вращающихся роликов для пластической деформации, вызванной силой сжатия. Сжимающие напряжения создают трение между валками и поверхностью металлической заготовки. Он обычно используется для обработки стали.

Закрытый штамп –

При ковке в закрытых штампах заготовка формуется последовательными механическими ударами после того, как она помещена между двумя половинами штампа.Поскольку молот ударяет по заготовке несколько раз, некоторые производители называют ковку в закрытых штампах штамповкой. При ударе металл затекает в полости штампа, изменяя его форму в соответствии с формой штампа.

Волочение –

Волочение – это протягивание заготовки через матрицу за счет силы растяжения, приложенной на выходе из матрицы. По мере протягивания заготовки происходит уменьшение площади поперечного сечения при увеличении ее длины. Формованные металлы имеют более строгие допуски на размеры, чем при прокатке.

Экструзия –

Заготовка или заготовка продавливается через матрицу под действием силы сжатия, которая имеет профиль конечной детали. После того, как он проходит, он обрезается до необходимой длины, подготавливается к отправке или отправляется на дальнейшую обработку. Усилие, прикладываемое при холодной экструзии, может достигать 20 000 кН или 2007 тонн. Экструзия может производиться вперед, назад или в обоих направлениях.

Выдавливание вперед – металл проталкивается вперед через матрицу.

Обратная экструзия – металл поступает в пресс-форму в обратном направлении, образуя отверстия или чашечки, делающие дно толще его боковых сторон.

Боковое выдавливание – сила прикладывается сбоку, вбок, к направлению выдавливания, чтобы добавить к профилю второй элемент.

Открытый штамп:

Открытая штамповка включает два плоских штампа без предварительно вырезанного профиля. Заготовка постепенно формуется с использованием нескольких процессов, позволяющих производить широкий диапазон форм и размеров. Он в основном используется в конструкциях, включающих крупные металлические компоненты, требующие высочайшей структурной целостности. Деформация достигается изменением положения заготовки.

Выдавливание, также известное как проклейка, представляет собой форму обработки в открытой матрице, при которой усилие прикладывается на короткое расстояние, обеспечивая точные размеры.

Кольцевая поковка –

Кольцевая поковка представляет собой круглую заготовку с перфорацией посередине, придающую ей форму пончика. Когда проколотая деталь вращается, она забивается и сжимается. В процессе производятся бесшовные кольца идеального диаметра и прочности.

Обжим –

Обжим, или радиальная ковка, представляет собой деформацию заготовки таким образом, что две детали подходят друг к другу.Он автоматизирован и очень надежен. Два типа обжатия трубчатые и радиальные. Обжим труб похож на экструзию, когда заготовка продавливается через матрицу. При радиальной обжимке молоток проталкивает заготовку через два или более штампа.

Когда вы начнете искать производителя холодной штамповки, вы найдете больше методов, чем семь описанных здесь. Базовое понимание нескольких возможных методов поможет вам авторитетно и разумно говорить с продюсерами, а также понимать их жаргон.

Как и в случае с любым другим современным методом производства, вы обнаружите, что холодная ковка постоянно совершенствуется по мере развития новых технологий и методов. Важным и растущим фактором является добавление автоматизации и робототехники, которые быстро меняют облик отрасли. Специалист по ковке может указать вам правильное направление, чтобы найти процесс, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Глава шестая – Оборудование и машины для холодной ковки

Оборудование и машины для холодной ковки бывают трех видов – гидравлические, пневматические и механические. В то время как некоторые поставщики специализируются только на одном типе, вы обнаружите, что у большинства есть несколько вариантов в зависимости от цены и типа операции. Технологии и автоматизация являются общими, как вы можете видеть на рисунке ниже, который представляет собой пресс для холодной штамповки с сервоприводом от Marvel Machinery. Визуализации дизайна деталей создаются с использованием инженерного программного обеспечения, такого как САПР.

Существуют требования, которым должны соответствовать станки, чтобы их можно было использовать для холодной ковки.

• Сила — процессы холодной штамповки зависят от огромной силы.Связанное с ним оборудование должно быть способно поглощать эту силу и рассеивать ее.
• Балансировка. Машины должны быть статически и динамически сбалансированы по массе, чтобы уменьшить вибрации и повысить производительность.
• Стойкость во времени — независимо от метода холодной ковки каждый требует мощной многократной силы. Чтобы машина работала долго, она должна выдерживать эту силу.
• Несколько операций. Современные машины для холодной ковки или формовки, называемые коллекторами, выполняют от одной до нескольких операций в течение одного процесса.Это необходимо, поскольку существует ограниченное количество деформаций, которые можно выполнить за один ход.

Типы оборудования для холодной ковки:

Гидравлический штамповочный молот –

Гидравлический штамповочный молот предназначен для обеспечения максимальной силы при минимальных затратах. Он может производить широкий ассортимент оттисков из различных штампов. Он работает с использованием инженерных концепций гидравлики, где несжимаемая жидкость содержится в цилиндре.Когда жидкость сжимается поршнем, вал с присоединенной матрицей опускается на заготовку.

Винтовой пресс –

Винтовой пресс используется для больших деформаций из-за низкой скорости прессования. Его можно использовать для штампов без облоя и поковок с длинным стержнем. Конфигурация винтового пресса позволяет использовать его для однощелевых штампов, включающих гибку и окончательную поковку. Электрический двигатель обеспечивает мощность для вращения винта, который прижимает матрицу к заготовке.

Высокоскоростной пресс с рамой C –

Конструкция с рамой C подходит для операций формовки, штамповки, гибки и многократного прессования. Они бывают одно- или двухкривошипными с усилием продавливания от 110 до 400 тонн и ходом скольжения от 110 до 280 мм. Они могут принимать штампы высотой от 435 до 600 мм и могут использоваться для производства мелких деталей.

Пневматический пресс –

Пневматический пресс может выполнять весь спектр функций штамповки. Они оснащены фрикционной муфтой и тормозом с пневматическим приводом.Мощность пресса создается воздушным компрессором, который прижимает кузнечный молот к заготовке за счет давления воздуха в цилиндре с поршнем.

Механический холодный пресс –

Из разновидностей станков для холодной ковки механический вариант становится наименее используемым, так как они должны быть очень большими, чтобы обеспечить необходимое усилие. У них есть маховик, который накапливает энергию от двигателя. Когда маховик приводится в действие, он приводит молоток или плунжер в матрицу. Он может обеспечить мощность в течение нескольких оборотов, но должен работать на холостом ходу, чтобы восстановить мощность своего двигателя, прежде чем он сможет продолжить свои циклы.

Из множества разновидностей оборудования для холодной ковки наиболее распространенными типами являются гидравлические и пневматические, поскольку они занимают меньше места, могут создавать различное усилие и программируются. Когда вы изучаете свой выбор для производства, лучше всего знать типы оборудования, которое есть у производителя, поскольку современное оборудование с большей вероятностью будет производить детали более высокого качества.

Холодная ковка предлагает широкий выбор при выборе металла для проекта. Различные разновидности включают твердые металлы, такие как углеродистая сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь.Алюминий, латунь, медь, кремний и магний — это мягкие металлы, которые можно использовать. Единственное требование к любому металлу — твердость 44 HRC или ниже по шкале Роквелла.

Медь –

Медь является отличным металлом для холодной ковки, так как она очень ковкая и ковкая. Его можно формовать, сгибать или тянуть с небольшим усилием, и он производит детали, устойчивые к коррозии и ржавчине.

Алюминий –

Алюминий – это очень легкий цветной металл с низкой плотностью.Он имеет температуру плавления 1220 ° F и пластичен, а также устойчив к ржавчине и коррозии.

Углеродистая сталь –

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода. Различные сорта зависят от количества углерода, смешанного с железом. Обладает исключительной прочностью и пластичностью.

Нержавеющая сталь –

Нержавеющая сталь стала одним из наиболее часто используемых металлов благодаря своей коррозионной стойкости, внешнему виду и прочности. Хотя термин «нержавеющая сталь» обычно используется для описания любой стали, имеющей свои характеристики, нержавеющая сталь бывает разных марок в зависимости от содержания в ней сплава.

Стали, используемые для холодной ковки

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода от 0,1% до 0,25%. Холодная ковка улучшает деформационное упрочнение стали, устраняя необходимость в аустенитизации, закалке или отжиге.

Металлы подходят для холодной ковки

Подходящее сплав	Характеристика холодной формы
медь	отлично
, серебро и большинство их сплавов	отлично
медный картридж	Хорошее
Платина, палладий, тантал и их сплавы	Большинство из них поддаются холодной штамповке.
Титан и его сплавы	Чистый Ti и сплавы с высокой пластичностью, да, но сплавы типа 6-4 подходят только для горячей головки.
Никель и его сплавы	Чистый Ni да, сплавы с удлинением при комнатной температуре 20% или более, да.
Железо и сталь	Чистое железо, да. Стали, зависит от стали. Многие из них поддаются холодной штамповке.

Данные с веб-сайта https://www.deringerney.com

Соображения при выборе металла:

Самое логичное и важное, что вы можете сделать, выбирая металл для проекта, это провести исследование.Каждый тип металла по-разному реагирует на пластификацию и деформацию. Выбранный вами металл должен соответствовать его конечному назначению и требуемой прочности. Если вы проконсультируетесь со специалистом по ковке, вы можете получить ценную информацию, которая поможет вам сделать правильный выбор.

Глава восьмая – Применение холодной ковки

Холодная ковка позволяет получать формы любого размера с высокой точностью размеров и структурной точностью. Экономическая эффективность и скорость холодной ковки сделали ее самой популярной альтернативой производства.

Холодная ковка отвечает требованиям современной промышленности, потому что она:

• Максимально использует сырье: ключевой инвестицией для любой операции является сырье. Процесс холодной ковки имеет очень мало отходов. Вспышка и отделка могут быть возвращены в производственный процесс.
• Снижает затраты: Поскольку детали производятся быстро, стоимость единицы продукции очень низкая, что делает конечные продукты более прибыльными и менее затратными в производстве.
• Производит детали высокого качества: холодная ковка повышает прочность и долговечность деталей и изделий, гарантируя, что они прослужат дольше.Структура и характеристики фасонного изделия не изменяются, что обеспечивает превосходную точность размеров.

Области применения, в которых используются холоднокованые детали:

Автомобили –

Высокая прочность, надежность, качество и доступная цена холодной штамповки сделали ее очень привлекательной для автомобилестроения. Холоднокованые детали устанавливаются в местах высоких нагрузок из-за их отличной ударопрочности. Такие компоненты, как трансмиссия, приводные валы, стойки или амортизаторы, изготовлены методом холодной ковки. На схеме ниже показаны некоторые детали ходовой части автомобиля, изготовленные методом холодной ковки.

Ручной инструмент и скобяные изделия –

Соединители, такие как гвозди, болты, заклепки и гайки, уже много лет производятся методом холодной ковки. Низкие допуски и превосходная точность размеров — вот почему производители ручных инструментов предпочитают холодную ковку другим методам, таким как механическая обработка.

Военные –

Военные предъявляют очень строгие требования к военной технике и выбирают холодную ковку для изготовления гильз, пуль и другой военной техники.Детали обладают высокой надежностью и работоспособностью в условиях кризиса. Низкие допуски и прочность деталей делают их идеальными для боевого оружия.

Производство зубчатых колес –

Холодная ковка используется для производства зубчатых колес, поскольку она устраняет необходимость резки при формировании зубчатых колес. Зубчатые колеса могут изготавливаться из заготовок размером менее 50 мм или формоваться с использованием спиральной проволоки. Некоторый отжиг может быть необходим для снятия остаточного напряжения и деформационного упрочнения. Важным преимуществом холоднокованых шестерен является то, насколько плавно и бесшумно они входят в зацепление.

Заключение

• Холодная ковка позволяет получать металлы с низкими допусками и высокой точностью размеров при очень низкой стоимости и больших объемах.
• Холодная ковка позволяет быстро и быстро создавать готовые детали, готовые к немедленному использованию в полной комплектации.
• Производители предложат вам широкий выбор процессов для производства именно той детали, которая вам нужна, с использованием самого современного и технически совершенного оборудования.
• У вас будет широкий выбор металлов для завершения вашего проекта от закаленной стали и нержавеющей стали до меди и алюминия.
• Вы обнаружите очень мало ограничений на количество продуктов, которые вы можете производить, от компонентов, устойчивых к нагрузкам, для вашего автомобиля, до заклепок, шестерен и рабочих инструментов.
• При сравнении холодной и горячей ковки вы обнаружите, что холодная ковка занимает меньше времени и позволяет производить более прочные и долговечные детали и изделия.

Что такое ковка? Типы процессов и методов ковки [объяснено с иллюстрациями]

Процесс ковки

Что такое ковка?

Что такое ковка? Типы процессов и методов ковки :- Ковка называется процессом формования и формирования металлов посредством выполнения некоторых операций, таких как ковка, прокатка или прессование.Процесс обычно начинается с имеющейся заготовки, первоначально известной как исходная заготовка, обычно это литой слиток (или «зубчатая» заготовка, которая уже была выкована из литого слитка), которая затем подвергается нагреву до температуры пластической деформации, затем «замешивается». или осадку между плашками до требуемых размеров и формы.

Типы процесса ковки

1. Ковка в открытых штампах: (Типы процесса ковки)

Ковка в открытых штампах обычно заключается в использовании двух простых или плоских штампов для приложения давления к материалу у основания с обеих сторон.Ковка в открытых штампах — это просто процесс горячей штамповки, в котором используются стандартные плоские, V-образные, выпуклые или вогнутые штампы при использовании прессов. Этот процесс используется для формирования практически неограниченного множества размеров компонентов от нескольких фунтов до более чем 300 тонн. Заготовку нагревают так, чтобы улучшить ее характеристики пластического течения и уменьшить усилие, необходимое для выполнения работы в металле.

Открытая штамповка

Заготовка деформируется симметрично серией ударов, вызванных верхней матрицей, но все еще находящейся на опоре матрицы, расположенной ниже.Благодаря выполнению этой операции многократного высокоуровневого сжатия или забивания в штамп, это в конечном итоге приводит к формированию материала в требуемую форму. Поскольку применяемые штампы не полностью покрывают или состоят из основного материала (отсюда и название открытого штампа) и оставляют место для свободного бокового перемещения, этот процесс можно использовать для создания более тяжелых и крупных компонентов.

Открытая штамповка

При сравнении этого процесса с другими процессами ковки, ковка в открытых штампах приводит к очень небольшому количеству отходов и конечных продуктов, которые имеют значительно более однородную зернистую структуру и более высокую усталостную прочность.Многие крупные отрасли промышленности, такие как железнодорожная и авиационная промышленность, часто используют следующий процесс для производства тяжелых и крупных компонентов, таких как ролики, цилиндры и валы.

Процесс ковки в открытых штампах дает больше свободы для перемещения заготовки в одном или даже двух направлениях. Заготовка обычно сжимается в осевом направлении (направление, в котором обычно движется верхний штамп) без каких-либо боковых ограничений. Боковые размеры создаются путем тщательного контроля величины осевого отклонения или путем вращения заготовки.Некоторыми из наиболее часто предпочтительных операций являются зубцы; расстраивающий; обесцвечивание и горячая трепанация; пробивание, прокалывание, рисование, замыкание; пустотелая поковка; и ковка колец.

2. Ковка штамповкой: (Типы процесса ковки)

При штамповке с оттиском, которая в промышленности известна как штамповка в закрытых штампах, используются различные штампы для придания материалу необходимой формы. Однако, в отличие от ковки в открытых штампах, штампы здесь полностью закрыты или состоят из материала, присутствующего в основе.Кроме того, по сравнению с этим процессом требуется гораздо более высокое сжимающее усилие, чтобы обеспечить полное заполнение полостей, присутствующих в штампе, и формирование желаемой детали.

Ковка в закрытых штампах

Детали штампованной штамповки обычно меньше, чем детали открытой штамповки. Тем не менее, они обладают более жесткими допусками (в том числе для форм почти нетто) и лучшим качеством обработки поверхности, что вносит значительный вклад в снижение производственных затрат при больших партиях продукции из-за снижения потребности во вторичных операциях. механическая обработка.Горнодобывающая, автомобильная и нефтегазовая промышленность часто зависят от этого процесса для производства деталей прецессии, таких как фланцы, фитинги и компоненты двигателя.

В самом простом примере это так, в этом сначала происходит сближение двух матриц, а затем наблюдается деформация заготовки, изготовленной из пластика, до соприкосновения стенок матрицы, имеющихся по бокам, увеличенными гранями. Затем происходит перетекание небольшого количества материала изнутри штампа наружу от отпечатка штампа, что приводит к образованию постепенно утончающегося лоскута.Заусенец быстро остывает, обладает большей устойчивостью к деформации и способствует созданию давления внутри объема заготовки, что поддерживает поток материала в незаполненные оттиски.

Ковка в закрытых штампах

Как правило, штампованные поковки, изготовленные на кузнечных машинах (горизонтальных) (высадочных машинах), напоминают поковки, изготовленные прессами или молотами. Каждая из них является результатом нагнетания металла внутрь полостей штампов, отклоняющихся на линиях разъема.

Оттиск (рисунок) в «проходческом инструменте», который приводится в действие плунжером, является эквивалентом пресс-формы или молотка. «График» состоит из оттисков, соответствующих пресс-штампу или молотку. Захватные штампы обычно состоят из стационарного штампа, а также подвижного штампа, которые, когда они находятся в закрытом положении, помогают захватывать и надежно удерживать заготовку в требуемом положении для выполнения желаемой операции ковки. Эти штампы позволяют перемещать материал из одной полости в другую в многочисленных оттискных штампах после каждого рабочего хода машины.

3. Холодная ковка: (Виды процесса ковки)

В большинстве методов ковки, обсуждавшихся выше, тем или иным образом применяется тепло к основному металлу, но по-прежнему существует огромное разнообразие процессов холодной ковки, которые можно использовать вместо них. Некоторыми примерами методов холодной ковки являются холодная высадка, гибка, чеканка, холодное волочение и экструзия. Эти процессы используются для разработки широкого спектра продуктов и деталей, сильно различающихся по конструкции.

Холодная ковка

Если сравнивать этот процесс с другими методами, такими как горячая ковка, процесс холодной ковки приводит к производству деталей, которые имеют характерные более жесткие допуски, а также отличаются хорошим качеством обработки поверхности без необходимости проходить процесс термообработки или более дорогостоящие материалы. Автомобильная промышленность чаще использует процесс холодной штамповки для изготовления компонентов со сложной или необычной геометрией, таких как компоненты подвески и рулевого управления, тормозные компоненты, сцепления, оси, шестерни и шестерни.

4. Горячая ковка: (Виды процесса ковки)

В процессе горячей штамповки происходит пластическая деформация металла при определенной температуре, а затем с заданной скоростью деформации, так что процесс рекристаллизации протекает одновременно с деформацией, что исключает деформационное упрочнение. Для осуществления этого процесса необходимо поддерживать высокую температуру заготовки (соответствующую температуре рекристаллизации металла) на протяжении всего процесса.Изотермическая ковка также является формой горячей ковки, при которой штампы и материалы нагреваются до одинаковой температуры.

Горячая ковка

В наиболее распространенных случаях изотермическая ковка выполняется в условиях вакуума или в сильно ограниченной атмосфере для суперсплавов, чтобы предотвратить их прохождение через процесс окисления.

5. Ковка бесшовных катаных колец: (Типы процесса ковки)

Так же, как и другие процессы ковки в штампах, ковка раскатанных колец сжимает штампы до желаемой/требуемой формы материала.Однако вместо использования плоских штампов в этом процессе используются изогнутые штампы — обычно два противоположных ролика — для формирования компонентов кольцеобразной формы.

Ковка бесшовных катаных колец

Для плавного запуска процесса штамповки раскатанных колец абиготор вход нарезается до требуемого размера, а затем настраивается/высаживается по механическим свойствам до требуемого состояния. В конечном итоге это приводит к тому, что исходный материал проталкивается между плоскими штампами при температуре пластической деформации для достижения заданной формы.Затем центральная часть центра слитка изготавливается для создания «бублика» (кольцевой прокатки в форме). В этот момент заготовка считается горячей, и средняя часть должна быть отрезана, чтобы сместить металл в радиальном направлении.

Поковка катаного кольца

После выполнения операции вырубки и создания полного отверстия в заготовке кольцо готово для выполнения операции прокатки кольца. Обычно это начинается с давления внутреннего и наружного диаметра на кольцо, и по мере увеличения давления то же самое происходит с диаметром кольца.При достижении необходимого диаметра кольца выполняется и завершается процесс ковки бесшовного катаного кольца.

Процесс ковки раскатанных колец способствует непрерывному производству, что позволяет повысить уровень производительности и, в свою очередь, снизить производственные затраты. Кроме того, кованые детали из катаных колец обычно имеют больший срок службы и лучшее качество обработки поверхности, чем остальные кованые детали. Из-за их большей долговечности они часто используются в тяжелом оборудовании горнодобывающей промышленности, аэрокосмических двигателях, железнодорожном оборудовании и ветроэнергетике.

Источник изображения: — doitpoms, adityainc, indiantradebird, ejhadaway, Copperforging, Jyfmachinery, euskalforging

Производство деталей

Примеры изготовления деталей

Конвейерные штифты
Закрытая штамповка устраняет линии разъема, обычно встречающиеся при обычной ковке. Результат – более длительный срок службы компонентов.

Поковки в форме сетки
Во многих случаях холодная ковка может полностью исключить механическую обработку или чистовую обработку нескольких поверхностей.

Тонкостенные экструзии
Комбинация прямой и обратной экструзии используется для производства различных тонкостенных глубоких чашек.

Т – Гайки
Высокопрочные Т – Гайки производятся с использованием комбинации холодной штамповки и ковки.

Стаканы с толстыми стенками
В дополнение к тонкостенным продуктам Mint может производить стаканы с толстыми стенками весом до 5 фунтов.в весе.

Глухие шлицы
Нужна муфта или передаточный механизм с глухими внутренними шлицами? Минт имеет возможность и опыт в производстве шлицевых заготовок из широкого спектра углеродистых и легированных сталей.

Уникальные решения
Способность Mint создавать уникальные формы в холодном состоянии может помочь сократить или исключить дорогостоящие операции механической обработки.

Формованные, внутренняя геометрия
Внутренние элементы, которые обычно требуют протяжки или специальной обработки, часто могут быть выполнены в процессе холодной штамповки

.

Кронштейны
Высокоскоростное формование в сочетании с чеканкой и прошивкой позволяет нам изготавливать брекеты без использования станков.

Вентиляционные или смазочные элементы
Внутренние каналы часто могут быть встроены в процессе формования, что устраняет необходимость в дорогостоящей дополнительной механической обработке.

Изделия с валом
Компания Mint может производить шпиндели и валы длиной до 6 дюймов.

 

«Мы гордимся деталями, которые производим».

Холоднотекучий материал для холодной штамповки

Материалы для холодной штамповки

Холодной штамповке могут подвергаться как черные, так и цветные металлы. Способность к ковке этих металлов и величина возможной деформации во многом зависят от химического состава и отожженных свойств марки. Такие свойства, как твердость и пластичность, являются критическими свойствами, определяющими формуемость металла.Важно знать, что механические свойства материалов значительно улучшаются после холодной штамповки. Иногда это улучшение настолько велико, что марки, которые считались бы непригодными при механической обработке, горячей штамповке или горячей штамповке, могут иметь подходящие механические свойства для применения после холодной штамповки. Улучшение механических свойств марки частично зависит от величины и типа имеющей место деформации. Части поковки, которые подверглись небольшой обработке, не претерпят такого значительного улучшения, как участки с большей деформацией.

Размер зерна также является важным фактором прочности готовой детали. В то время как крупнозернистые стали легче выдавливать, детали из мелкозернистых материалов обычно прочнее. Сталелитейщиков обычно просят поставлять материал, достаточно мягкий, чтобы его можно было легко формовать, с точными размерами и как можно более свободным от поверхностных дефектов. Их также просят поставлять материал, который соответствует давлению формования в данной партии. Выберите тип металла ниже, чтобы увидеть его характеристики холодной штамповки и типичные области применения.

УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ МЕДЬ ЛАТУНЬ/БРОНЗА АЛЮМИНИЙ

Марка	Описание	Характеристики поковки
1008	Корпуса шаровых шарниров, втулки, шаровые шпильки, артиллерийские элементы, упорное кольцо, универсальные шарниры, гайки колес, полуоси, болты, шпильки шаровых шарниров, стойки подвески, валы генератора, опоры двигателя, промежуточный рычаг, горнодобывающее оборудование, минометные снаряды, валы двигателей , оборудование нефтепромысловое, валы карданные, головки, ключи, оси грузовые, торсионы, желтки	Отлично
1010		Отлично
1018		Отлично
1045		Добросовестный
1050		Удовлетворительно-плохо

Марка	Использование	Характеристики поковок
4037	Втулки, болты, шпильки шаровые, обоймы подшипников, гайки, детали для ординаров, поршневые пальцы, поршни, шестерни, ролики, детали привода стартера, червяки рулевые, солнечные шестерни, валы,	Добросовестный
4130		Удовлетворительно-плохо
4140		Удовлетворительно-плохо
4142		Удовлетворительно-плохо
4150		Удовлетворительно-плохо
4340		Удовлетворительно-плохо
52100		Не рекомендуется
8620		Добросовестный

Марка	Описание	Характеристики поковки
101, 102, 103, 104, 105, 107	Бескислородный	Отлично
110, 113, 114, 115, 116	Жесткая смола	Отлично
122, 145	Раскисленный фосфор	Отлично-Хорошо
125, 127, 128, 129, 130	Свободная очищенная твердая смола с серебром	Отлично
143	Кадмий Медь	Отлично
147	Серный подшипник	Отлично-Хорошо
150	Циркониевая медь	Отлично
162	Кадмий Медь	Отлично-Хорошо
170, 172, 173	Бериллиевая медь	Отлично-Хорошо
175, 182, 184, 185	Хром Медь	Отлично-Хорошо
187, 189, 190, 191, 192, 194, 195	Освинцованная медь	Отлично-плохо

Марка	Описание	Характеристики поковки
220	Коммерческая бронза, 90%	Отлично-Хорошо
260	Картридж Латунь, 70%	Отлично-удовлетворительно
268, 270	Желтая латунь	Отлично-плохо
280	Мунц Металл, 60%	Отлично-удовлетворительно
314, 316	Освинцованная промышленная бронза	Хороший-Плохой
330, 353	Освинцованная латунь	Отлично-плохо
360	Латунь для свободной резки	Нормально-бедно
464	Морская латунь	Отлично-плохо
510, 544	Фосфористая бронза	Отлично-плохо
624, 630, 642	Алюминий Бронза	Отлично-плохо

Марка	Использование	Характеристики поковки
1100	Теплообменники, морское оборудование, заклепки, шестерни, мостовые краны, трубная арматура, шинопроводы, детали самолетов, корпуса клапанов, рабочие колеса, фитинги для холодильников, оборудование для обработки пищевых продуктов, корпуса карбюраторов, поршни воздушных компрессоров, радиаторы, картеры авиационных двигателей, автомобильные детали , Ручки шпателя, Фланцы труб, Детали водонагревателя, Кованые поршни, Головки цилиндров и поршни авиационных двигателей, Конструкция самолета, Шасси, Ступицы колес, Постановление, Детали ракет	отлично
2011		ярмарка
2024		ярмарка
3003		отлично
4032		сложный
5055		отлично
5052		отлично
6061		отлично
6066		хороший
7075		сложный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.