Forjare: o analiză cuprinzătoare a avantajelor, caracteristicilor și proceselor
Forjarea este o tehnologie de bază de lucru din plastic în domeniile producției mecanice și metalurgiei. Principiul său de bază implică aplicarea forței externe pe facturile metalice folosind echipamente precum forjarea ciocanelor și preselor, ceea ce le determină să fie supuse deformării plastice la temperaturi ridicate (forjare fierbinte) sau temperatura camerei (forjare la rece), obținând astfel piese de lucru sau semifabricate care îndeplinesc cerințele pentru formă, dimensiune și proprietăți mecanice. În comparație cu metodele de procesare, cum ar fi turnarea și tăierea, forjarea se caracterizează prin „optimizarea structurii interne a metalelor și îmbunătățirea proprietăților mecanice ale componentelor” și este utilizată pe scară largă la fabricarea echipamentelor de înaltă calitate. Mai jos este o explicație detaliată din trei dimensiuni: avantaje, caracteristici și procese.
I. Avantajele de bază ale forjei
Prin modificarea structurii interne și a formei de pachete de metal prin forța externă, avantajele de forjare sunt concentrate în proprietăți mecanice, utilizarea materialelor și adaptabilitatea la scenarii de aplicare:
1.. Proprietăți mecanice metalice îmbunătățite semnificativ cu o fiabilitate ridicată a componentelor
Structura internă optimizată: în timpul procesului de forjare, sunt compactate defecte precum porozitatea de turnare, găurile de gaz și cavitățile de contracție din factura metalică. Cerealele sunt rafinate și formează „linii de curgere fibroase” (linii de flux de metal) de -a lungul direcției de tensiune, crescând proprietăți mecanice cheie, cum ar fi rezistența la tracțiune, rezistența la randament și duritatea impactului componentei cu 30% până la 50% în comparație cu piesele turnate.
Adaptarea la condiții de muncă extreme: Componentele falsificate au o rezistență excelentă la oboseală și rezistență la impact și pot rezista la medii dure, cum ar fi încărcările alternative pe termen lung, presiunea ridicată și temperatura ridicată. Acestea sunt „procesul preferat pentru componentele de încărcare a sarcinii” în echipamente de înaltă calitate, cum ar fi aerospațial (discuri de turbină a motorului), tranzitul feroviar (axele roților) și utilajele de construcție (arbori cotit).
2. Utilizare ridicată a materialelor cu costuri de producție controlabile
Deșeuri de materiale reduse: Forjarea formelor componente prin „deformare plastică” fără a îndepărta o cantitate mare de material în exces. Rata de utilizare a materialelor poate atinge 70% până la 95% (forjarea matriței de precizie depășește chiar 90%), ceea ce este mult mai mare decât cel al prelucrării de tăiere (de obicei doar 30% până la 50%).
Costuri de procesare ulterioare mai mici: Procese precum forjarea matriței și forjarea de precizie pot produce direct semifabricate „aproape net” aproape de dimensiunea produsului finit, reducând semnificativ volumul de muncă al proceselor ulterioare de tăiere, cum ar fi rotirea și freza, în special pentru controlul costurilor în scenariile de producție în masă.
3. Adaptabilitatea materială largă și o flexibilitate puternică a procesului
Compatibilitatea materialelor: poate prelucra aproape toate materialele metalice uitate, inclusiv oțel de carbon, oțel din aliaj, aliaj de aluminiu, aliaj de titan, aliaj de cupru, etc. Printre ele, optimizarea performanței „materialelor dificil de procesat”, cum ar fi oțelul din aliaj de înaltă rezistență și superalloy se bazează mai mult pe procesele de forjare.
Compatibilitatea produsului: de la piese mici de precizie (cum ar fi semifabricate și șuruburi) până la componente mari de serviciu greoi (cum ar fi alergători de turbină hidro-10.000 de tone și capete de presiune nucleară de presiune electrică) și de la arbori simpli până la piese complexe în formă specială (cum ar fi lame aero-monedă), toate pot fi formate prin forjare.
4.. Stabilitatea dimensională bună a componentelor și consistența de înaltă calitate
Deformarea bildelor metalice în timpul forjării este controlată strict de matrițe (forjare a matriței) sau parametri de echipament (forjare în deschidere). În special, toleranța dimensională a forjurilor de matriță poate fi controlată în mod stabil la IT12 la IT10, iar rugozitatea suprafeței ajunge la RA6.3 până la RA12.5μm. În timpul producției în masă, proprietățile mecanice și precizia dimensională a componentelor au fluctuații mici, iar consistența calității este mai bună decât cea a pieselor de turnare.
Ii. Principalele caracteristici ale forjei
Caracteristicile tehnice ale forjei sunt determinate de logica de bază a „Deformarea plastică metalică + încărcarea forței externe + controlul temperaturii”, cu identificarea distinctă a procesului:
1.. Centrat pe „deformarea plastică solidă” și dependent de caracteristicile fluxului de metal
Esența forjării este de a utiliza „plasticitatea” metalelor la o anumită temperatură (capacitatea de a suferi o deformare permanentă, fără a se rupe sub forță externă). Forma este schimbată prin alunecarea de atomi în interiorul biletului și reorganizarea boabelor. Întregul proces nu suferă o schimbare de fază de la „lichid la solid”, păstrând astfel compactitatea inerentă a metalului.
2. Temperatura ca parametru de control cheie, clasificat în „forjare fierbinte”, „forjare la rece” și „forjare caldă”
Forjare la cald: Billet-ul este încălzit deasupra „temperaturii de recristalizare” (de exemplu, 1000-1250 ℃ pentru oțel carbon, 350-500 ℃ pentru aliaj de aluminiu). În acest moment, metalul are o plasticitate ridicată și o rezistență de deformare scăzută, potrivită pentru formarea componentelor mari și complexe, dar scara de oxid trebuie îndepărtată ulterior.
Forjare la rece: Billetul este falsificat la temperatura camerei. Metalul are o rezistență de deformare ridicată, dar o precizie ridicată (toleranță IT9-IT7) și suprafață netedă (RA1.6-RA3.2μm). Nu este necesară o curățare a încălzirii sau a scării de oxid, potrivită pentru piese de precizie mici (cum ar fi șuruburile și angrenajele).
Forjare caldă: Billet-ul este încălzit între „temperatura camerei și temperatura de recristalizare” (de exemplu, 600-800 ℃ pentru oțel carbon). Combină rezistența scăzută de deformare a forjării la cald și precizia ridicată a forjării la rece și este un proces eficient dezvoltat în ultimii ani.
3. Metoda de încărcare a forței externe determină tipul de proces cu dependență puternică a echipamentului
Încărcarea forței externe a forjării se bazează pe echipamente specializate, iar diferite metode de încărcare corespund diferitelor procese: Forjarea ciocanelor obțin o deformare rapidă prin „încărcare de impact” (adecvată pentru forjarea în deschidere și forjarea mică a matriței); Presele aplică încărcare lentă prin „presiune statică” (potrivit pentru forjarea mare a matriței și forjarea preciziei); Mașinile de forjare la rulare obțin formarea pieselor de arbore lungi prin „deformarea rulantă” (cum ar fi șinele de oțel și arbori). Tonnajul și precizia echipamentului determină direct dimensiunea maximă și calitatea forjarelor.
4.
Liniile de flux fibroase metalice formate prin forjare sunt distribuite de -a lungul formei componentei (de exemplu, liniile de flux fibroase ale aplecării arborelui cotit cu forma manivelei). Proprietățile mecanice (rezistența la tracțiune, rezistența la impact) a componentei de -a lungul direcției liniei de curgere sunt mult mai mari decât cele din direcția liniei de curgere transversale. Această „anisotropie” este una dintre caracteristicile de bază ale forjurilor superioare pieselor de turnare și un factor cheie care trebuie luat în considerare în proiectare.
Iii. Legături cheie de proces și clasificarea forjării
Procesele de forjare trebuie să fie formulate pe baza proprietăților materialelor, a cerințelor produsului și a capacităților echipamentelor, incluzând în principal patru legături: „Pregătirea biletelor - încălzire - Deformare - tratament ulterior”. Clasificările specifice sunt următoarele:
(I) Link -uri de proces de bază
1. Prepararea preliminară: punerea întemeierii pentru formare
Selectarea și pregătirea billet -ului: selectați Billets, cum ar fi oțel rotund și oțel pătrat în funcție de dimensiunea produsului finit. Reduceți bilta prin tăiere, forfecare etc., pentru a vă asigura că eroarea de greutate a billetului este ≤5% (pentru a evita formarea insuficientă sau deșeurile de materiale); „Recuperarea sferoidizantă” este necesară pentru facturile de forjare la rece (pentru a reduce duritatea și a îmbunătăți plasticitatea).
Încălzire: Filmele de forjare fierbinte trebuie încălzite la temperatura țintă în cuptoarele de încălzire (cuptoare de rezistență, cuptoare cu gaz). Controlați strict viteza de încălzire (pentru a evita fisurarea facturilor) și timpul de menținere (pentru a asigura temperatura internă uniformă) pentru a preveni supraîncălzirea (boabele grosiere) sau arderea (oxidarea severă a suprafeței).
2. Deformarea miezului: obținerea controlului și a controlului de performanță
Formarea forjării: Puneți Billet-ul încălzit într-un echipament de forjare sau forjare și obțineți deformarea prin încărcare unică sau multiplă-forjare în deschidere se bazează pe operațiunile lucrătorilor pentru a forma bilta pe nicovală (potrivită pentru lot mic și piese mici și piese mari); Forjarea matriței obligă Billet să se formeze prin cavitatea matriilor superioare și inferioare (potrivite pentru lot mediu și piese complexe); Forjarea de precizie necesită matrițe de mare precizie și presă pentru a obține direct produse finite aproape net.
Demoltarea și tunderea: după formare, forjarea matriței este scoasă, iar „blițul” (excesul de metal care revarsă cavitatea în timpul deformării) este îndepărtat printr -o matriță de tundere; „Lubrifierea agentului de eliberare” este necesară pentru forjele reci (pentru a reduce uzura și zgârieturile de bilet).
3. Tratamentul ulterior: optimizarea performanței și preciziei
Tratament termic: efectuați tratamentul termic, cum ar fi normalizarea (rafinarea cerealelor), stingerea și temperarea (îmbunătățirea rezistenței și rezistența) și a stingerii temperamentului (obținerea unei durități ridicate) în funcție de cerințele pentru eliminarea forjării stresului și controlul proprietăților mecanice.
Curățarea și finisarea: curățați suprafața prin împușcare peening (eliminarea scării de oxid și îmbunătățirea durității suprafeței), decaparea (curățarea stratului de oxid rezidual), etc.; Efectuați procesări ulterioare, cum ar fi măcinarea și freza pe părți de precizie pentru a asigura precizia dimensională finală.
Inspecția calității: Asigurați calificarea produsului prin inspecția aspectului (fisuri de suprafață, reziduuri de bliț), măsurare dimensională (etriere, micrometri), testare nedistructivă (testare cu ultrasunete pentru defecte interne) și testare mecanică a proprietății (tensiune la tracțiune, impact).
(Ii) Procese speciale de forjare
Forjarea pulberii: Pulberea de metal este apăsată în billete, apoi sinterizată și falsificată. Combină avantajele metalurgiei și forjarea pulberii, adecvate pentru părți mici, cu o rezistență ridicată și forme complexe (cum ar fi angrenajele și mânecile de rulment).
Forjarea izotermă: formată într-o matriță de temperatură constantă, potrivită pentru „materiale dificil de deformat”, cum ar fi aliaje de titan și superalloys. Poate reduce rezistența de deformare și poate asigura formarea exactității (cum ar fi discurile de turbină aero-motor).
Forjarea matriței lichide: metalul lichid este injectat în matriță și presurizat imediat. Acesta combină avantajele turnării (forme complexe) și forjare (structură densă), potrivite pentru aliaj de aluminiu și componente din aliaj de magneziu (cum ar fi butucuri cu roți auto).
Contacteaza acum