Cold heading (extrusion) tilheyrir málmþrýstingsvinnslu og er eitt af málmþrýstivinnsluferlunum sem ekki er skorið.
Við framleiðslu, við venjulegt hitastig, er ytri krafti beitt á málminn til að mynda hann í fyrirfram ákveðnu mótinu. Þessi aðferð er venjulega kölluð kalt hausun (extrusion).
Í mótunarferli festinga er kalda yfirskriftin (extrusion) tæknin aðalvinnslutæknin. Köldu hausatæknin hentar best til framleiðsluboltar, skrúfur, hnetur og hnoð.
Í dag kynnir Xiao Bian grunnhugtakið um köldu stefnu, þróunarsögu köldu útpressunar, kosti og galla köldu stefnu og samanburður á köldum stefnu, heitri stefnu og heitri stefnu.
Grunnhugmynd um kalt stefni
Kalt haus (extrusion) er mikilvægur hluti af nákvæmni plastmagnsmyndunartækni. Kalt extrusion vísar til þess að setja málmeyðu inn í moldholið undir köldu ástandi, neyða málmefni til að framleiða plastflæði undir áhrifum mikils þrýstings og ákveðins hraða, til að fá nauðsynlega lögun, stærð og ákveðna vélræna eiginleika útpressunarhlutanna .
Augljóslega byggir kalt útpressunarferlið á moldið til að stjórna málmflæðinu og treystir á gríðarlegan flutning á málmrúmmáli til að mynda hluta.
Reyndar er hægt að mynda hvaða festingu sem er, ekki aðeins með köldu stefnu, heldur einnig með fram- og afturútpressun, samsettri útpressun, gata, veltingum og öðrum aflögunaraðferðum auk þess að trufla aflögun.
Þess vegna er hugtakið „köld haus“ í framleiðslu bara venjubundið hugtak. Nánar tiltekið ætti það að heita "cold heading (extrusion)".
Þróunarsaga nútíma köldu útpressunar
Nútímaleg kaldpressutækni hófst í lok 18. aldar. Frakkar hófu kaldpressu með því að pressa blý úr litlum götum í byssukúlur í frönsku byltingunni.
Árið 1830 fóru sumir í Frakklandi að nota vélrænar pressur til að framleiða blý og tin rör með öfugri útpressun.
Árið 1906, til þess að framleiða jakkafatahnappa úr kopar í Bandaríkjunum, hefur einhver fengið einkaleyfisrétt á holu bollaeyðinu á framútpressunni.
Hooker aðferðin, sem Bandaríkjamenn fengu einkaleyfi árið 1909, er útpressunaraðferðin með framkýli. Málmflæðisstefnan er sú sama og gataútdráttarstefnan. Það var þróað eftir að 1906 einkaleyfið var keypt. Bikarinn í einkaleyfinu er framleiddur með djúpteikningaraðferðinni.
Í fyrri heimsstyrjöldinni var Hooker aðferðin notuð til að framleiða látúnshylkjahylki. Árið 1934 fyrir síðari heimsstyrjöld notuðu Þjóðverjar þessa aðferð til að prufa framleiðslu á stálhylkihylkinu, en mistókst vegna alvarlegrar hitaviðloðunar.
Það var ekki fyrr en um miðja seinni heimsstyrjöldina sem útpressunaraðferðin tókst vel við framleiðslu á stálhylkjahylkinu vegna notkunar á nýrri yfirborðssmurmeðferð - til að mynda fosfatfilmu á yfirborði vinnustykkisins.
Síðan þá hefur kaldpressutækni orðið hagnýt og hefur orðið mest notaða aðferðin í köldu smíðatækni.
Á sjöunda áratugnum skapaði vöxtur bílaiðnaðar í Japan hagstæð skilyrði fyrir þróun kaldpressunartækni. Frá sjónarhóli kaldpressunarbúnaðar, síðan fyrsta 2000kN PK nákvæmnispressan (olnbogapressan) Japans var framleidd af Japans Keida Corporation árið 1933, hafa meira en 2000 PK röð pressur verið framleiddar hingað til.
Með þróun bílaiðnaðarins verður eftirspurn eftir hárnákvæmni pressu meira og meira aðkallandi. Huida Co., Ltd. hefur einnig þróað ýmsar smíðapressur.
Á sama tíma hefur Komatsu frá Japan þróað LIC og LZC röð kaldmótunarmótunarpressa með mikilli nákvæmni og auðveldri notkun að markmiði.
Frá sjónarhóli kaldpressunarvara tókst Japan að kaldpressa upphafskúplingsgírinn, drifskaftið og alternator stöngkjarna með góðum árangri á áttunda áratugnum. Á níunda áratugnum tókst það einnig að kaldpressa stóran hánákvæmni stöðugan hraða bolta ytri kappakstur, innri rás, þverskaft, mismunadrif hjólhjóla og aðra hánákvæmni hluta. Það hefur lagt mikið af mörkum til mikillar afkastagetu japanskra bíla og lækkunar framleiðslukostnaðar.
Köldu extrusion tæknin í Kína hefur svipaðan upphafstíma og í Japan. Á áttunda áratugnum notaði Kína til að kynna ofurkælda extrusion tækni í lotuframleiðslu reiðhjóla, bíla rafmagnstækja og annarra vara, og þróaði með góðum árangri extrusion form byrjunarbúnaðarins og setti það í lotuframleiðslu.
Hins vegar hefur röð tæknilegra vandamála eins og ferli, búnað, efni, mót, smurningu, sjálfvirknibúnað og upprunalega stærð, upprunalegt ástand og eftirmeðferð eyðublaðsins ekki verið leyst í grundvallaratriðum, svo það hefur ekki verið mjög þróað. Á níunda áratugnum, með hraðri þróun heimilistækja og bíla- og mótorhjólaiðnaðar, innleiðingu, meltingu og frásog vinnslubúnaðar fyrir kaldpressu og framleiðslutækni, sigruðu vísindamenn mörg vandamál við kaldpressutækni með framleiðsluaðferðum og á sama tíma , kalt smíðabúnaðurinn hefur einnig þróast mjög.
Sem stendur hefur Kína getað framleitt úrahylki, svifhjól fyrir reiðhjól, miðöxla, svikin gír með nákvæmni, alhliða samskeyti með stöðugum hraða fyrir bíla, kerti og stimplapinna fyrir brunahreyfla, bifreiðahlífar, myndavélahluti, stefnuermar fyrir ræsibíla, startgír o.fl. með kaldpressutækni og hefur náð sama stigi hér heima og erlendis.
Kostir köldu haus (útpressunar) ferli
Köld extrusion tækni er háþróuð framleiðslutækni með mikilli nákvæmni, mikilli skilvirkni, hágæða og lítilli neyslu, sem er aðallega notuð í stórum stíl framleiðslu á litlum og meðalstórum járnsmíði. Í samanburði við önnur vinnsluferli hefur kalt extrusion eftirfarandi kosti:
a) Sparaðu hráefni. Kalt extrusion er að nota plastaflögun málms til að búa til hluta af nauðsynlegri lögun, sem getur dregið verulega úr skurði og bætt efnisnýtingu. Efnisnýtingarhlutfall köldu útpressunar getur yfirleitt náð meira en 80 prósentum.
b) Bæta framleiðni vinnuafls. Að nota kalt útpressunarferli í stað þess að klippa til að framleiða hluta getur aukið framleiðni nokkrum sinnum, tugum sinnum, jafnvel hundruð sinnum.
c) Hlutar geta fengið fullkomna yfirborðsgrófleika og víddarnákvæmni. Nákvæmni hluta getur náð IT7~IT8 og yfirborðsgrófleiki getur náð R0.2~R0.6. Þess vegna eru hlutar sem unnir eru með köldu pressu sjaldan endurskornir og þarf aðeins að vera fínmalað á stöðum með sérstakar kröfur.
d) Bæta vélrænni eiginleika hluta. Kald vinnuherðing málmsins eftir kalda útpressun og myndun hæfilegrar trefjastraumlínu dreifingar inni í hlutunum gerir styrk hlutanna mun meiri en hráefnisins. Að auki getur hæfilegt kalt útpressunarferli myndað þjöppunarálag á yfirborði hluta og bætt þreytustyrk. Þess vegna er hægt að sleppa hitameðhöndlunarferlinu fyrir suma hluta sem upphaflega þurfa hitameðhöndlunarstyrkingu eftir kalt útpressunarferli. Sumir hlutar þurfa upphaflega að vera úr hástyrkstáli og hægt er að skipta þeim út fyrir lágstyrkstál eftir kalt útpressunarferli.
e) Það getur unnið hluta með flóknu lögun og erfitt að skera. Svo sem eins og óreglulegur hluti, flókið innra hola, innri tennur og ósýnileg innri gróp.
f) Draga úr hlutakostnaði. Vegna þess að kalt extrusion ferlið hefur þá kosti að spara hráefni, bæta framleiðni, draga úr skorið magn af hlutum og skipta út hágæða efni með lélegum efnum, er kostnaður við hluta verulega lækkaður.
Erfiðleikar við beitingu kaldpressunartækni
1) Miklar kröfur um mót. Við köldu útpressun verður eyðublaðið fyrir þrívíddarþjöppunarálagi í mótuninni, sem eykur aflögunarþolið verulega, sem gerir álagið á mótinu miklu meira en almenna stimplunarmótið. Við köldu útpressun stáls nær streita deyjunnar oft 2000MPa ~ 2500MPa. Til viðbótar við mikinn styrk, ætti mótið einnig að hafa nægilegt höggþol og slitþol. Að auki mun sterk plastaflögun málmeyðisins í mótinu hækka hitastig mótsins í um það bil 250 gráður ~ 300 gráður. Þess vegna þarf moldefnið ákveðinn temprunarstöðugleika. Vegna ofangreindra aðstæðna er endingartími köldu útpressunardeyja mun lægri en stimplunar.
2) Krafist er stórra tonna pressu. Vegna mikillar aflögunarþols eyðublaðsins við köldu pressun, þarf hundruð eða jafnvel þúsundir tonna af pressu.
3) Vegna mikils kostnaðar við köldu útpressunardeyja á það almennt aðeins við um hluta sem framleiddir eru í miklu magni. Hentug lágmarkslotustærð er 50000 ~ 100000 stykki.
4) Rýmið þarf að yfirborðsmeðhöndla áður en það er pressað. Þetta eykur ekki aðeins fjölda ferla og tekur upp stórt framleiðslusvæði heldur gerir það einnig erfitt að átta sig á framleiðslu sjálfvirkni.
5) Það er ekki hentugur til að vinna úr hástyrk efni.
6) Mýktleiki og höggseigni köldu útpressunarhluta verða léleg og afgangsstreita hluta er mikil, sem mun leiða til minnkunar á aflögun og tæringarþol hluta (spennutæring).
Þróunarþróun köldu útpressunartækni
1) Með sífellt alvarlegri orkukreppu mun fólk borga meiri eftirtekt til umhverfisgæða og sífellt harðari markaðssamkeppni mun stuðla að því að smíðaframleiðslan þróast í átt að mikilli skilvirkni, hágæða, fágun, orkusparnað og efnissparnað. Þess vegna mun framleiðsla hreinsaðs smíða sem framleidd er með extrusion og öðrum tæknilegum aðferðum þróast mjög í samkeppni á markaði.
2) Með þróun bifreiða í átt að léttum þyngd, miklum hraða og sléttleika eru settar fram hærri kröfur um víddarnákvæmni, þyngdarnákvæmni og vélrænni eiginleika smíða. Til dæmis, til viðbótar við kröfurnar um skekkju á milli stóra og smáa endanna, þarf einnig að þyngdarskekkja hvers tengistangarsmíði fyrir bílvél sé ekki meira en 8g. Miklar kröfur um nýjar vörur munu stuðla að þróun hreinsaðrar framleiðslutækni.
3) Sérhæfð og umfangsmikil skipulag framleiðslu er enn þróunarstefna og stefna köldu útpressunarframleiðslu. Í Frakklandi er heildarvinnuafköst faglegra framleiðenda sem framleiða járnsmíði með útpressunarferli frá 1991 til 1994, það er framleiðslu- og framleiðsluverðmæti pressunarhluta á mann, hærri en hjá almennum framleiðendum sem framleiða járnsmíði eða ókeypis smíðar. Tökum 1994 sem dæmi, framleiðsla á mann af útpressunarhlutum faglegra framleiðenda var 51024KG, sem skapaði framleiðsluverðmæti upp á 775688 franka. Á sama tímabili var meðalframleiðsla á mann hjá framleiðendum sem framleiða mótunarjárn aðeins 39344KG, með framleiðslugildi upp á 592384 franka, sem var aðeins 77,1 prósent og 76,37 prósent af faglegum framleiðendum útpressunarhluta. Í samanburði við ókeypis smíðaverksmiðjuna er það lægra.
4) Sérstök extrusion vél mun verða þróunarstefna. Með þróun hreinsaðrar framleiðslu á meðalstórum og litlum járnsmíði og kynningu og beitingu köldu útpressunar og heitum útpressunarferlum verða fjölstöðva kaldpressupressar, nákvæmnispressur og sérstakar vélar sem eru hannaðar og framleiddar fyrir ákveðnar smíðar mjög þróaðar.
Algengar útpressunaraðferðir má skipta í eftirfarandi flokka
a) Við frampressun er málmflæðisstefnan í samræmi við hreyfistefnu kýlunnar. Framframpressunni má skipta í tvær gerðir: solid frampressun og hol frampressun. Framútpressunaraðferðin getur framleitt solida og hola hluta af ýmsum stærðum, svo sem skrúfur, dorn, rör og skothylki.
b) Afturpressun: Við útpressun er málmflæðisstefnan andstæð hreyfistefnu kýlunnar. Hægt er að nota bakútpressu til að framleiða bollalaga hluta með ýmsum þversniðsformum, svo sem tækjahús, alhliða leguhylki osfrv.
c) Samsett útpressun: Við útpressun er hluti af málmflæðisstefnu eyðublaðsins sú sama og hreyfistefna kýlans, en hinn hluti málmflæðisstefnunnar er öfug hreyfistefnu kýlunnar. Samsett extrusion aðferð getur framleitt tvöfalda bollahluta, einnig getur framleitt bolla og stönghluta.
e) Útpressun með minni þvermál er eins konar óeðlileg frampressunaraðferð með lítilli aflögun og auða hlutinn er aðeins minnkaður. Það er aðallega notað til að framleiða þrepaða skafthluta með litlum mismun í þvermál og sem frágangsferli djúphola bikarhluta.
Sameiginlegt einkenni ofangreindra útpressunaraðferða er að flæðisstefna gullflísanna er samsíða gataásnum, þannig að hægt er að vísa til hennar sameiginlega sem axial extrusion aðferð. Að auki eru geislamyndaðar útpressun og útpressun í uppnámi.
Samanburður á köldu extrusion, heitu extrusion og warm extrusion
a) Þó að kaldpressuaðferðin hafi marga kosti, takmarkar mikil aflögunarþol stærð hluta og takmarkar einnig notkun kaldpressunartækni fyrir efni með mikla aflögunarþol.
b) Þrátt fyrir að heita útpressunaraðferðin geti dregið úr aflögunarþol efnisins, getur það dregið úr víddarnákvæmni og yfirborðsgæði vörunnar vegna vandamála við oxun, afkolun og hitauppstreymi af völdum upphitunar. Þess vegna þarf það almennt mikla vinnslu áður en hægt er að nota það sem lokaafurð.
c) Heitt extrusion aðferð er að hita eyðuna í viðeigandi hitastig undir endurkristöllunarhitastigi málms fyrir extrusion. Vegna málmhitunar minnkar aflögunarþol eyðublaðsins, myndunin er auðveld, einnig er hægt að draga úr tonnafjölda pressunnar og líftíma deyja lengjast. Hins vegar er það frábrugðið heitri útpressun, vegna þess að möguleikinn á oxun og afkolun er lítill þegar hitað er á lághitasviðinu og vélrænni eiginleikar vörunnar eru ekki frábrugðnir þeim sem eru í köldu extrusion. Sérstaklega geta efni sem erfitt er að vinna við stofuhita, eins og ryðfríu stáli, hákolefnisstáli, sumt stál með hátt króminnihald og ofurblendi sem fella út harðnaða fasa, orðið vinnanlegt eða auðvelt að vinna við heita útpressun.
d) Warm extrusion er ekki aðeins hentugur fyrir erfitt að vinna úr efni með mikla aflögunarþol, heldur einnig hentugur fyrir lágt kolefnisstál sem hentar fyrir kalt extrusion, vegna þess að heit extrusion hefur þann kost að auðvelda stöðuga framleiðslu. Við köldu pressun, þar með talið köldu pressun á lágkolefnisstáli, er almennt krafist formýkingarglæðingar fyrir vinnslu, og glæðing er einnig krafist á milli köldu pressunarferla. Aðgerðarmeðferð skal fara fram fyrir kaldpressun. Þetta gerir það erfitt að skipuleggja samfellda framleiðslu. Við heita útpressun er hægt að forðast formýkingarglæðingu og glæðingu á milli ýmissa ferla og einnig er hægt að forðast yfirborðsmeðferð sem gerir stöðuga framleiðslu á örbyggingu mögulega. Að minnsta kosti er hægt að draga úr mörgum hjálparferlum.
e) Warm extrusion getur tekið upp mikla aflögun, sem getur dregið úr fjölda ferla. Einnig er hægt að draga verulega úr kostnaði við smíðavélar og nota alhliða smíðabúnað í stað dýrs smíðabúnaðar með einstaklega mikilli stífni. Svo þó að heitt extrusion þurfi að hita málminn er heildarvinnslukostnaður tiltölulega ódýr, sérstaklega þegar framleiddir eru óássamhverfar hlutar með flóknum ferlum, getur hlý extrusion gegnt hlutverki sínu.
f) Sem stendur er smurefnið sem notað er við heita útpressun ekki alveg fullnægjandi. Á sama tíma vantar einnig hagnýt gögn um vinnsluna og mörg tæknileg vandamál sem þarf að leysa.
Samanburður á heitum og köldum uppnámsferlum fyrir festingar
Heitt uppnám
Í ferlinu við heitt uppnám er billetið hitað með örvun eða í smíðaofni eða ofni að hitastigi yfir kristöllunarpunkti málmsins.
Þessi ofur hái hiti er nauðsynlegur til að forðast álagsherðingu á málmi við aflögun. Vegna þess að málmurinn er í mótunarástandi getur hann búið til nokkuð flókin form. Málmurinn viðheldur sveigjanleika og seigleika.
Meðalhitastig smíða sem krafist er fyrir heitt haus mismunandi málma er:
Stál allt að 1150 gráður C
Ál 360 til 520 gráður C
Koparblendi 700 til 800 gráður C
Til að smíða suma málma, eins og ofurblendi stál, er heitt uppnám sem kallast jafnhitamótun notað.
Hér er moldið hitað að hitastigi nálægt kútnum til að forðast yfirborðskælingu hlutanna meðan á smíðaferlinu stendur. Smíða er stundum framkvæmt í stýrðu andrúmslofti til að lágmarka myndun oxíðs.
Almennt séð eru flóknir hlutar framleiddir með heitu uppnámi vegna þess að það gerir efninu kleift að afmyndast í plastástandi og málmurinn er auðveldari í vinnslu.
Þættir sem þarf að huga að heitum fyrirsögn eru:
Framleiðsla á flóknum hlutum
Miðlungs og lág nákvæmni mál
Lítið álag eða lítil vinnuhersla
Samræmd kornbygging
Aukin sveigjanleiki
Ókostirnir við heita fyrirsögn eru:
Minni nákvæm vikmörk
Efnið getur skekkt við kælingu
Breyting á kornbyggingu úr málmi
Hugsanleg viðbrögð milli umhverfis andrúmslofts og málms
Kalt haus (eða kalt mótun)
Kalt stefni veldur því að málmurinn afmyndast undir kristöllunarpunkti hans. Kalt stefni dregur úr sveigjanleika og bætir togstyrk og flæðistyrk. Köld stefna fer venjulega fram við stofuhita.
Algengasta málmurinn í köldu hausnum er venjulega kolefnisstál eða kolefnisblendi. Köld stefna er venjulega lokað deyjaferli.
Köld haus er venjulega ódýrari en heit haus og lokaafurðin krefst lítillar frágangs. Vegna þess að málmstyrkur batnar með köldu yfirskrift er stundum hægt að nota lægri efni til að framleiða hluta sem ekki er hægt að vinna eða heita.
Kalt stefni er líka minna viðkvæmt fyrir mengun og lokahlutinn hefur betri yfirborðsáferð.
Ókostir eru meðal annars:
Málmyfirborðið verður að vera hreint og laust við oxíðhúð áður en það er mótað
Léleg sveigjanleiki málms
Afgangsstreita getur komið fram
Þarftu þyngri og stærri búnað
Þarftu meiri styrkleika mót
Hlý uppnám
Hlý uppnám er framkvæmt undir endurkristöllunarhitastigi en yfir stofuhita, sigrast á ókostunum við heitt uppnám og kalt uppnám og öðlast kosti þess.
Hægt er að stjórna myndun lítið magns af oxíðhögg með nákvæmari hætti en heitri stefnu. Í samanburði við köldu yfirskrift er vinnslukostnaðurinn lægri og þrýstingurinn sem þarf til framleiðslu er einnig lægri.
Í samanburði við kalda vinnu minnkar vinnuherðingin og sveigjanleiki er bættur.
