1. Bevezetés a kovácsolásba
A kovácsolás az emberiség számára ismert egyik legrégebbi fémmegmunkálási folyamat, több ezer évre. Ez magában foglalja a fém kialakítását lokalizált nyomóerőkkel, amelyeket általában kalapács vagy sajtó szállít. Az idő múlásával a kovácsolás a kezdetleges kovács technikáiból nagyon kifinomult ipari műveletekké alakult.
Számos típusú kovácsolási módszer létezik, amelyek mindegyike különféle alkalmazásokhoz illeszkedik a komplexitás, a térfogat és az anyagtulajdonságok alapján. Ezek között, bezárja a kovácsolt kovácsolt , más néven ismert zárt hábvagyító kovácsolás or benyomás-halál kovácsolás , kiemelkedik annak miatt, hogy képes bonyolult formákat előállítani, nagy pontosságú és kiváló mechanikai tulajdonságokkal.
Ebben a cikkben mindent megvizsgálunk, amit tudnia kell a szoros kovácsolásról-az alapjaitól és a mechanikától a modern alkalmazásokig és a jövőbeli trendekig.
2. Mi a közeli halál kovácsolása?
Bezárja a kovácsolt kovácsolt egy olyan gyártási folyamat, ahol a fém két olyan halál között van, amelyek a kívánt rész előre vágott profilját tartalmazzák. A nyitott szerszám kovácsolással ellentétben, ahol a munkadarabot lapos vagy egyszerű alakú szerszámok között kalapálják, anélkül, hogy az alkatrészt teljesen beillesztenék, a zárt szerszám teljesen körülveszi a fémet a szerszámüregekbe. Ez lehetővé teszi a kovácsolt alkatrész végső alakjának és méreteinek pontos ellenőrzését.
A "szoros szerszám" kifejezés arra a tényre utal, hogy a halál szorosan összejön a munkadarab körül, és arra kényszeríti a fémet, hogy töltse ki a szerszám -üreg összes körvonalát. Ennek eredményeként ez a módszer komplex geometriával és szoros toleranciákkal rendelkező alkatrészeket tud előállítani, így ideális a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
Főbb jellemzők:
- Nagy dimenziós pontosság
- Kiváló felszíni kivitel
- Kiváló mechanikai tulajdonságok
- Kovácsolás után minimális megmunkálás szükséges
- Medica és nagy volumenű előállításhoz alkalmas
3.
A kovácsolás eredete az olyan ősi civilizációkhoz kapcsolódik, mint Egyiptom, Görögország és Kína, ahol a korai kovácsok kalapácsokat és üllőt használtak szerszámok, fegyverek és díszek kialakításához. Az ipari forradalom idején azonban sokkal később alakult ki a fém alakításához szükséges zárt meghalás fogalma.
A 19. században a gőzkészlet és a kohászat fejlődése lehetővé tette a gépesített kovácsolási berendezések fejlesztését. A 20. század elejére, különösen az I. és a II. Világháború alatt, a megbízható, nagy szilárdságú alkatrészek iránti igény innovációt váltott ki a zárt kovácsolási technológiában.
A háború utáni technológiai fejlődések hidraulikus prések és számítógépes numerikus kontroll (CNC) rendszerek használatához vezettek, amelyek jelentősen javították a zárt szerszám hatékonyságát és pontosságát. Manapság ez a modern gyártás sarokköve, különösen az olyan iparágakban, mint a repülőgép, az autóipar és a védelem.
4. Mennyire közel működik a kovácsolás
A zárt szerszám kovácsolási folyamat több kulcs szakaszra bontható:
1. lépés: Anyagválasztás és előkészítés
A folyamat az alkalmazás követelményeinek alapján a megfelelő fémötvözet kiválasztásával kezdődik. Általános anyagok közé tartozik a szénacél, az ötvözött acél, a rozsdamentes acél, az alumínium, a titán és az egyes szuperfémek.
Kiválasztás után a nyersanyagot megfelelő méretű és formájú tuskákra vagy üresekre vágják. Ezeket ezután egy specifikus kovácsolási hőmérsékletre melegítik, amely az anyagtól függően változik. Például az acél általában 1,100 ° C és 1,250 ° C (2,012 ° F - 2282 ° F), míg az alumíniumötvözetek alacsonyabb hőmérsékleten működnek, általában 350 ° C és 500 ° C (662 ° F - 932 ° F).
2. lépés: Előzetes formázás (opcionális)
Mielőtt a fűtött tuskát a végső kovácsolási szerszámba helyezi, az egyszerűbb haladások felhasználásával előremozdító lépéseket végezhet. Ez elősegíti az anyag egyenletesebb eloszlását, és csökkenti a stresszkoncentrációkat a végső kovácsolási művelet során.
3. lépés: A tuskó elhelyezése a szerszámba
A fűtött tuskát az alsó szerszámba helyezik, amely egy üreget tartalmaz, amely hasonlít az alkatrész végső alakjára. Bizonyos esetekben több benyomást (üreg) használnak sorrendben az alkatrész fokozatosan alakításához.
4. lépés: Nyomás felhordása
A felső szerszám (kalapács vagy sajtó) gyorsan vagy lassan leereszkedik, attól függően, hogy milyen kovácsolási berendezéseket használ, és óriási nyomást gyakorol a tuskára. A fém a szerszámüreg minden kontúrjába áramlik, pontos formájával.
Ez a lépés több fújást vagy stroke -t is magában foglalhat a szerszám teljes kitöltése és a fém gabonaszerkezetének finomítása érdekében.
5. lépés: Flash vágása (ha van)
Néhány zárt halálos kovácsolási beállításban a felesleges anyag vaku az alkatrész szélei körül alakulnak ki. Ezt a vakuval vágni kell egy vágóprés vagy más vágószerszám segítségével. Igazban azonban villanó nélküli kovácsolás , nem állnak elő flash, mert a szerszámüreg teljesen zárt és pontosan meg van töltve.
6. lépés: Befejezési műveletek
A kovácsolás után az alkatrészek további kezeléseket végezhetnek, például hőkezelés, lövés, megmunkálás vagy felületi befejezés, hogy megfeleljenek a specifikációknak. A zárt szerszám kovácsolásának egyik legfontosabb előnye azonban az, hogy gyakran minimális utófeldolgozást igényel.
5. A közeli szerszám kovácsolásában használt halál típusai
A szerszámok döntő szerepet játszanak a kovácsolt rész minőségének és összetettségének meghatározásában. Számos típusú szerszámot használnak zárt szerszám kovácsolásban:
Blokkoló meghal
Ezeket a több impresszió kovácsolásában használják, hogy a végső benyomás előtt durván alakítsák a tuskát. Segítenek csökkenteni a befejező szerszám terhelését és javítják az anyagáramot.
Befejező meghal
A befejező meghal a kovácsolási folyamat utolsó szakaszában. Ezek tartalmazzák a pontos üreget, amely a végső geometriát és a felület felületét adja.
Edger meghal
Az Edger -halalást a tuskó végének kialakítására használják, előkészítve azt a blokkolóhoz vagy a befejezőhöz.
Teljesen meghal
A teljesítés egy olyan folyamat, amelyet a fém bizonyos területektől való kiszorítására használnak, segítve az anyag újraelosztását a végső szerszám -üreg jobb kitöltése érdekében.
Automatikus szerszámkezelő rendszerek
A modern kovácsolási vonalak gyakran automatizált rendszereket használnak a halások gyors megváltoztatására és összehangolására, javítva a termelékenységet és csökkentve az állásidőt.
6. A szoros kovácsoláshoz alkalmas anyagok
A zárt szerszám kovácsolása alkalmazható a fémek és ötvözetek széles skálájára. Az anyagválasztás a szükséges mechanikai tulajdonságoktól, a környezeti feltételektől és a költségmeghatározásoktól függ.
Általában kovácsolt fémek:
| Szénacél | Nagy szilárdságú, kopásállóság | Tengelyek, fogaskerekek, tengelyek |
| Ötvözött acél | Fokozott keménység és fáradtság ellenállás | Repülőgép alkatrészek, nehéz gépek |
| Rozsdamentes acél | Korrózióállóság, magas hőmérsékleti teljesítmény | Szelepek, szivattyúk, élelmiszer -feldolgozó berendezések |
| Alumíniumötvözetek | Könnyű, jó korrózióállóság | Autóalkatrészek, űrrepülésszerkezetek |
| Titánötvözetek | Nagy szilárdság-súly arány, kiváló korrózióállóság | Repülőgép -motorok, orvosbiológiai implantátumok |
| Szuperfémek | Kivételes hő- és oxidációs ellenállás | Turbina pengék, sugárhajtómű alkatrészek |
Mindegyik anyag kovácsolási körülmények között eltérően viselkedik, hőmérsékleti, nyomás- és szerszámok kialakítását igényelve.
7. A közeli szerszám kovácsolásának előnyei
A Close Die kovácsolás számos előnyt kínál, amelyek sok gyártó számára előnyben részesített választássá teszik:
Pontosság és következetesség
Mivel a halál teljes mértékben magában foglalja a munkadarabot, a zárt Die kovácsolás nagy dimenziós pontossággal és megismételhetőséggel rendelkezik. Ez ideális a tömegtermeléshez.
Kiváló mechanikai tulajdonságok
A kovácsolt részek kifinomult gabonaszerkezete van az alkatrész alakjához, ami fokozott erőt, keménységet és fáradtság ellenállást eredményez az öntött vagy megmunkált alkatrészekhez képest.
Csökkentett hulladék és anyaghatékonyság
Mivel a fém pontosan kitölti a szerszámüreget, minimális hulladékot generál. Ezenkívül kevesebb utófeldolgozásra van szükség, idő és erőforrások megtakarítása.
Költséghatékony közepes és nagy mennyiségekre
Noha a kezdeti szerszámok költségei magas lehetnek, a zárt kovácsolás egyre gazdaságosabbá válik a csökkentett munkaerő és a megmunkálási igények miatt.
Sokoldalúság részben komplexitásban
Az egyszerű formáktól a nagyon bonyolult alkatrészekig a zárt kovácsolás számos geometriát képes befogadni.
8. Hátrányok és korlátozások
Számos előnye ellenére a zárt kovácsolásnak van néhány korlátozása is:
Magas szerszámköltségek
Az egyéni halottak tervezése és gyártása drága lehet, különösen az összetett alkatrészek esetében. Ez a folyamatot kevésbé életképessé teszi a kis termelési futásokhoz.
Korlátozott méretkorlátozások
A legtöbb zárt sajtológép maximális űrtartalmú korlátozása van, korlátozva az előállítható alkatrészek méretét.
Hosszú átfutási idő a szerszámokhoz
A halál létrehozása hetekre vagy akár hónapokra is eltarthat, késleltetve a termelési ütemterveket.
Flash menedzsment
Ha vaku van, további vágási műveletekre van szükség, idő és költségek hozzáadása a folyamathoz.
Nem ideális nagyon egyszerű formákhoz
A nagyon alapvető formák esetében más módszerek, például az öntés vagy a megmunkálás, költséghatékonyabbak lehetnek.
9.
A szoros kovácsolt kovácsolást a különféle iparágakban széles körben használják, mivel képes erős, tartós és összetett alkatrészeket előállítani. A legjelentősebb alkalmazások egyike a következők:
Repülőipar
Az olyan alkatrészek, mint a turbinapengék, a futómű alkatrészei és a szerkezeti elemek, előnyösek a nagy szilárdság-súlyok aránya, amely zárt szerszám kovácsolással érhető el.
Autóipar
A kovácsolt alkatrészek, például a főtengelyek, az összekötő rudak, a fogaskerekek és a felfüggesztési alkatrészek nélkülözhetetlenek a jármű teljesítményéhez és biztonságához.
Védelem és katonaság
A fegyverrendszerek, a páncélozott jármű alkatrészek és a repülőgép alkatrészei a megbízhatóság és a tartósság zárt kovácsolására támaszkodnak, szélsőséges körülmények között.
Olaj- és gázipar
A szelepek, szerelvények és fúróbitek zárt sajtolási kovácsolással kiválóan ellenállnak a magas nyomás és a korrozív környezet ellen.
Energiatermelés
A turbina tengelyeket, a generátorrotorokat és más kritikus erőművek alkatrészeit gyakran kovácsolták, hogy ellenálljanak a folyamatos működésnek.
Orvosi ágazat
A sebészeti műszerek, az ortopédiai implantátumok és a protéziskészülékek biokompatibilis anyagokat és nagy pontosságot igényelnek - mindkettő zárt kovácsolást nyújthat.
10. Összehasonlítás más kovácsolási módszerekkel
A zárt szerszám kovácsolásának jobb megértése érdekében hasonlítsuk össze más közös kovácsolási módszerekkel:
| Alak bonyolultsága | Magas | Alacsony | Mérsékelt | Mérsékelt |
| Dimenziós pontosság | Magas | Alacsony | Mérsékelt | Magas |
| Felszíni befejezés | Jó | Durva | Sima | Kiváló |
| Termelési kötet | Közepes -magas | Alacsony és közepes | Közepes | Magas |
| Szerszámköltség | Magas | Alacsony | Mérsékelt | Magas |
| Utófeldolgozás szükséges | Minimális | Kiterjedt | Mérsékelt | Minimális |
| Tipikus alkalmazások | Fogaskerekek, tengelyek, szelepek | Nagy gyűrűk, rúdok | Tengelyek, kúpos rudak | Kötőelemek, perselyek |
Mindegyik módszernek megvan az erőssége és gyengesége, de a zárt szerszám kovácsolás egyensúlyt teremt a pontosság, az erő és a méretezhetőség között.
11.
A zárt szerszám kovácsolásának alkatrészének megtervezése gondos tervezést igényel a gyárthatóság, a funkcionalitás és a költséghatékonyság biztosítása érdekében. A kulcsfontosságú tervezési tényezők a következők:
Részgeometria
Kerülje az éles sarkokat és a mély mélyedéseket, amelyek akadályozhatják a fém áramlását. Használjon nagylelkű filéket és sugarakat, hogy megkönnyítse a szerszámüreg zökkenőmentes kitöltését.
Vázlatos szög
A huzatszögeket (kúpos felületeket) be kell vonni, hogy a kovácsolt rész könnyen eltávolítsa a szerszámból.
Elválasztó vonal helye
Az elválasztó vonalat - ahol a szerszám két felét találkoznak - óvatosan kell megválasztani a Flash minimalizálása és a megfelelő igazítás biztosítása érdekében.
Aláhúzások és bordák
Kerülni kell az alsó részeket (a részek kiürítését megakadályozó mélyedéseket), hacsak speciális mechanizmusokat használnak. A bordák és a főnökök megtervezhetők, ha hozzájárulnak a szerkezeti integritáshoz.
Toleranciák és juttatások
Számolja el a zsugorodást és a kopás kopását, ha a tűréseket meghatározza. További juttatásokra lehet szükség a későbbi megmunkáláshoz.
Gabonaáram -orientáció
Tervezze meg az alkatrészt úgy, hogy a gabona áramlása követje a várt feszültségek irányát, javítva a mechanikai teljesítményt.
12.
A zárt szerszám sikere erősen a megfelelő felszerelésre támaszkodik. Itt vannak a használt gépek fő típusai:
Kovácsjel
- Mechanikus sajtó : Használjon lendkeréket és tengelykapcsolókat a gyors hatások eléréséhez. Alkalmas nagysebességű előállításra.
- Hidraulikus sajtók : Kínáljon ellenőrzött erőt és hosszabb stroke -ot, lehetővé téve a komplex formák pontos kialakulását.
- Csavarprés : Kombinálja a mechanikai és hidraulikus rendszerek aspektusait, amelyek rugalmasságot és sebességet kínálnak.
Kalapács
- Tábla kalapács : Használjon gravitációs és ütési energiát a munkadarab kialakításához.
- Ellenbetűs kalapácsok : Vigyen fel egyidejűleg mind a fenti, mind az alulról való erőt, csökkentve az alapítvány stresszét.
Kemencék
Az indukciós fűtést és a gáztüzelésű kemencéket általában használják, hogy a tuskát a kívánt kovácsolási hőmérsékletre hozzák.
Vágóprés
A kovácsolt alkatrészekről a vaku eltávolítására szolgál. Beépíthető az automatizálás kovácsolási vonalába.
Automatizálás és robotika
A modern kovácsolási létesítmények robotkarokat alkalmaznak a be- és kirakodáshoz, a szerszámkezeléshez és a minőség -ellenőrzéshez, a hatékonyság és a biztonság növelése érdekében.
13. Minőségellenőrzés és ellenőrzés
A teljesítmény és a biztonsági előírások fenntartásához elengedhetetlen a zárt szerszám minőségének biztosítása. A közös ellenőrzési technikák a következők:
Vizuális ellenőrzés
Az üzemeltetők ellenőrzik -e a nyilvánvaló hibákat, például repedéseket, köröket vagy hiányos tölteléket.
Dimenziós mérés
A féknyereg, a mikrométer, a koordináta mérőgépek (CMM) és a lézer -szkennerek ellenőrzik a részméreteket a tervrajzokkal szemben.
Nem pusztító tesztelés (NDT)
Az olyan módszerek, mint az ultrahangos tesztelés, a mágneses részecske -ellenőrzés és a festék behatolási tesztelése, a belső hibákat észlelik anélkül, hogy az alkatrészt károsítanák.
Mechanikai tesztelés
A mintákat húzó-, keménységi és ütési teszteknek vetik alá, hogy megerősítsék, hogy az anyag megfelel a meghatározott mechanikai tulajdonságoknak.
Mikroszerkezeti elemzés
A metallográfiai vizsgálat feltárja a gabonaszerkezetet és a fázisösszetétet, biztosítva a megfelelő kovácsolást és a hőkezelést.
14. A közeli kovácsolási technológia jövőbeli trendei
Mivel az iparágak továbbra is magasabb teljesítményt, fenntarthatóságot és költséghatékonyságot igényelnek, a zárt kovácsolás gyorsan fejlődik. Néhány feltörekvő trend a következők:
Digitális iker- és szimulációs szoftver
A fejlett szimulációs eszközök lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy gyakorlatilag modellezzék a kovácsolási folyamatot, optimalizálják a szerszám kialakítását és előrejelzik az anyagi viselkedést a tényleges előállítás előtt.
Additív gyártási integráció
A 3D -s nyomtatást feltárják az összetett szerszám geometriák létrehozása érdekében, amelyeket korábban nehéz vagy lehetetlen gépelni.
Intelligens kovácsolási rendszerek
Az IoT-kompatibilis érzékelők és a valós idejű megfigyelő rendszerek olyan paramétereket nyomon követnek, mint a hőmérséklet, a nyomás és a törzs, lehetővé téve a prediktív karbantartást és a minőségbiztosítást.
Zöld kovácsolási technológiák
Folytatódnak az erőfeszítések az energiafogyasztás, a kibocsátás és a hulladék csökkentése érdekében a jobb kemence hatékonyság, alternatív üzemanyagok és újrahasznosítási gyakorlatok révén.
Több anyagi kovácsolás
A kutatás folyamatban van olyan hibrid kovácsolási technikákban, amelyek kombinálják a különböző fémeket vagy integrálják a kovácsolásokat kompozit anyagokkal.
AI és gépi tanulás
A mesterséges intelligenciát alkalmazzák a folyamatparaméterek optimalizálására, a hozam sebességének javítására és a kovácsolt alkatrészek hibájának fokozására.
15. Következtetés
A bezárási kovácsolás továbbra is létfontosságú és sokoldalú gyártási folyamat, amely ötvözi az erőt, a pontosságot és a hatékonyságot. Az ősi kovács üzletek alázatos kezdeteitől a mai csúcstechnológiájú, automatizált gyártósorokig a zárt szerszám kialakulásának fejlődése tükrözi az emberiség jobb anyagok és okosabb gyártási törekvéseit.
Képessége, hogy kiváló minőségű, komplex alkatrészeket készítsen minimális hulladékkal és kiváló mechanikai tulajdonságokkal, nélkülözhetetlenné teszi az iparágakban, az űrhajótól az orvostechnikai eszközökig. Míg a kihívások, mint például a magas szerszámköltségek és a méretkorlátozások, a folyamatos anyagok, a tervezés és az automatizálás folyamatos innovációi továbbra is bővítik képességeit.
