การอัดขึ้นรูป

การอัดขึ้นรูปร้อนเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะเพื่อสร้างโปรไฟล์หน้าตัด-คงที่โดยการดันแท่งโลหะที่ได้รับความร้อนผ่านแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการ กระบวนการอัดขึ้นรูปร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดตกผลึกของโลหะ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 50-75% ของอุณหภูมิหลอมเหลว ทำให้สามารถดัดงอได้มากขึ้นและเปลี่ยนรูปได้ง่ายขึ้นโดยใช้แรงน้อยลง

 

คำอธิบาย

 

การอัดขึ้นรูปร้อนสามารถสร้างหน้าตัดขวาง-ที่ซับซ้อนได้ และจะมีความสม่ำเสมอตลอดความยาวของโปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูป และการออกแบบแม่พิมพ์ อัตราส่วนการอัดขึ้นรูป อุณหภูมิของแท่งเหล็ก การหล่อลื่น และความเร็วในการอัดขึ้นรูปจะส่งผลต่อคุณภาพการอัดขึ้นรูป เช่นเดียวกับกระบวนการขึ้นรูปโลหะอื่นๆ- จะมีการจำแนกประเภทตามอุณหภูมิเป็นการอัดขึ้นรูปร้อน เย็น และอุ่น และโดยทั่วไปกระบวนการจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อลดแรงอัดขึ้นรูปและปรับปรุงความเหนียวของวัสดุ การอัดขึ้นรูปเย็นหมายถึงต้นทุนการผลิตที่ลดลงเนื่องจากการสูญเสียวัตถุดิบที่ลดลงและอัตราการผลิตที่สูง

 

 

การอัดขึ้นรูปร้อนและการอัดขึ้นรูปเย็น

 

การอัดขึ้นรูปร้อนเกี่ยวข้องกับการทำให้ชิ้นงานมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิในการตกผลึกซ้ำ และกระบวนการนี้สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของชิ้นงานได้ ในระหว่างกระบวนการอัดรีดร้อน การทำงานที่ร้อนนี้จะดันและกระจายวัสดุใหม่ เพื่อปิดตำแหน่งที่ว่างในวัสดุโลหะหลอมเหลว ดังนั้นสิ่งเจือปนมักจะก่อตัวขึ้นในการรวมของแข็งและกระจายไปทั่วมวลของชิ้นงาน การทำงานที่ร้อนและการอัดขึ้นรูปโลหะจะทำให้โครงสร้างที่ผิดปกติแตกตัว และทำให้มวลของวัสดุตกผลึกใหม่เป็นโครงสร้างเกรนที่ละเอียดยิ่งขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วน เช่น คุณลักษณะความต้านทานแรงกระแทก ความเหนียว และความแข็งแรง การอัดขึ้นรูปโลหะส่วนใหญ่จะดำเนินการบนบิลเล็ตที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดตกผลึกของโลหะ ซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนรูปร่างจำนวนมากได้ ข้อเสียที่สำคัญอย่างหนึ่งของการทำงานร้อนของโลหะคือการเกิดออกซิเดชันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของงานร้อน ส่งผลให้ชั้นของออกไซด์สะสมบนพื้นผิวภายนอกของชิ้นงาน เครื่องชั่งอาจส่งผลต่อผิวสำเร็จและความแม่นยำของชิ้นส่วน รวมถึงเพิ่มการเสียดสีและการสึกหรอที่ส่วนต่อประสานโลหะแม่พิมพ์ โดยปกติแล้วจะเลือกใช้การอัดขึ้นรูปร้อนสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ซึ่งต้องมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างขนาดใหญ่และรูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้น

 

การอัดขึ้นรูปโลหะด้วยความเย็นมักจะใช้สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก วัสดุที่บางกว่า รูปร่างที่ซับซ้อนน้อยกว่า วัสดุที่สามารถใช้งานได้มากกว่า และการผลิตการอัดขึ้นรูปแบบแยกส่วนที่สร้างชิ้นส่วนเดียวในการดำเนินการแต่ละครั้ง การอัดขึ้นรูปเย็นมีข้อดีดังต่อไปนี้:

 

• √ลดต้นทุนพลังงาน กระบวนการนี้ไม่ต้องใช้กระบวนการให้ความร้อน
• √อัตราการผลิตที่สูงขึ้น
• √ไม่มีการเกิดออกซิเดชันและตะกรัน ดังนั้นจึงสามารถให้คุณภาพผิวงานที่ดีขึ้นได้
• √ความแม่นยำทางเรขาคณิตที่มากขึ้น
• √ผลดีกว่าต่อการแข็งตัวของความเครียด
•  

กล่าวโดยสรุป วัสดุโลหะที่มีความกว้างกว่าเหมาะสำหรับการอัดขึ้นรูปร้อน เช่น ทองแดง อลูมิเนียม เหล็กและโลหะผสมเหล็ก สแตนเลส ตะกั่วและดีบุก ฯลฯ และกระบวนการนี้เหมาะสำหรับขนาดที่ใหญ่กว่ามากกว่า การอัดขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะที่ทำที่อุณหภูมิห้องหรือใกล้ โดยที่กระสุนโลหะถูกบังคับผ่านแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปร่างหน้าตัด-ตามที่ต้องการ กระบวนการนี้แตกต่างจากการอัดขึ้นรูปร้อนตรงที่อุณหภูมิการตกผลึกซ้ำของวัสดุ และกระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าการตีขึ้นรูปเย็นหรือการอัดขึ้นรูปด้วยแรงกระแทกเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่แม่นยำพร้อมผิวสำเร็จที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการปรับปรุง การอัดขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการที่สำคัญมากสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ การก่อสร้าง และโครงสร้างพื้นฐาน

 

 

การอัดขึ้นรูปโดยกลไกกระบวนการ

 

กระบวนการอัดรีดสามารถกำหนดได้โดยการจัดเรียงทางกายภาพของ ram, billet และ die และด้านล่างคือการจำแนกประเภทป็อปลาร์:

 

 

• √ การอัดขึ้นรูปด้วยอุทกสถิตเป็นรูปแบบเฉพาะที่แท่งเหล็กถูกล้อมรอบด้วยของเหลวที่มีแรงดันภายในภาชนะอย่างสมบูรณ์ ตัวกระทุ้งจะอัดแรงดันของของเหลวนี้ ซึ่งจะส่งแรงกดไปยังทุกด้านของบิลเล็ตอย่างสม่ำเสมอ และดันของเหลวผ่านแม่พิมพ์ ข้อดีคือแรงเสียดทานระหว่างบิลเล็ตกับผนังภาชนะจะถูกกำจัดออกไปโดยสิ้นเชิง และลดแรงลงอีก
•  
• √ การอัดขึ้นรูปด้วยแรงกระแทก มักถือเป็นการอัดขึ้นรูปเย็นประเภทหนึ่ง กระบวนการนี้ใช้หมัดความเร็วสูง-เพื่อกระแทกกระสุนโลหะ ส่งผลให้พลาสติกไหลเข้าไปในแม่พิมพ์ กระบวนการนี้สามารถดำเนินการไปข้างหน้า ถอยหลัง หรือรวมกัน และสามารถสร้างชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์ได้ในจังหวะเดียวของการกด กระบวนการขึ้นรูปโลหะนี้มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนกลวงที่มีผนังบาง

 

ด้านล่างนี้คือบทสรุปโดยย่อเกี่ยวกับโซลูชันการอัดขึ้นรูปต่างๆ:

 

การเปรียบเทียบประเภทการอัดขึ้นรูป
คุณสมบัติ	การอัดขึ้นรูปโดยตรง (ไปข้างหน้า)	การอัดขึ้นรูปทางอ้อม (ย้อนกลับ)	การอัดขึ้นรูปอุทกสถิต	การอัดขึ้นรูปผลกระทบ
การไหลของวัสดุ	ทิศทางเดียวกับราม	ทิศตรงข้ามของราม	ทิศทางเดียวกับราม	เดินหน้า ถอยหลัง หรือรวมกัน
แรงเสียดทาน	แรงเสียดทานสูงระหว่างบิลเล็ตและผนังคอนเทนเนอร์	ไม่มีแรงเสียดทานระหว่างเหล็กแท่งและผนังภาชนะ	ไม่มีแรงเสียดทานระหว่างบิลเล็ตและผนังภาชนะ ลดแรงเสียดทานของแม่พิมพ์	ขึ้นอยู่กับประเภทเดินหน้า/ถอยหลัง แต่ขึ้นอยู่กับการหล่อลื่น
แรงที่จำเป็น	สูงสุดเนื่องจากการเสียดสี	ต่ำกว่าโดยตรง (น้อยกว่า 25-30%)	ต่ำสุดเนื่องจากขาดแรงเสียดทานและของไหลที่มีแรงดัน	แรงกระแทกสูงในระยะเวลาอันสั้น
การเคลื่อนไหวของบิลเล็ต	บิลเล็ตเคลื่อนที่สัมพันธ์กับภาชนะ	Billet อยู่กับที่เมื่อเทียบกับภาชนะ	แท่งเหล็กเคลื่อนที่โดยถูกผลักด้วยของไหล	ทากหยุดนิ่งก่อนถูกโจมตี
ขยะวัสดุ	ส่วนเล็กๆ (ก้น) ของบิลเล็ตไม่สามารถรีดออกได้	เสียน้อยลงเนื่องจากปลายก้นมีขนาดเล็กลงหรือไม่มีเลย	ไม่มีเศษเหล็กเหลืออยู่บนผนังตู้คอนเทนเนอร์	สิ้นเปลืองวัสดุน้อยมาก (ใกล้รูปร่าง-สุทธิ-)
คุณภาพสินค้า	ศักยภาพสำหรับโครงสร้างและคุณสมบัติของเกรนที่ไม่สม่ำเสมอ-	โครงสร้างเกรนที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นและคุณสมบัติที่สม่ำเสมอ	ผิวสำเร็จดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติสม่ำเสมอ	ผิวสำเร็จที่ดีและมีความแข็งแรงจากการทำงานเย็น
การใช้งานทั่วไป	แท่งทึบ รูปทรงกลวงเรียบง่าย โปรไฟล์โครงสร้าง	ผลิตภัณฑ์แบบกลวงหรือแบบท่อ โปรไฟล์โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-	วัสดุเปราะ รูปทรงที่ซับซ้อน การอัดขึ้นรูปที่มีอัตราส่วน-สูง	กระป๋อง ท่อ กล่องถังดับเพลิง รัด
ความซับซ้อน	เครื่องมือและกระบวนการที่ง่ายที่สุด	เครื่องมือที่ซับซ้อนมากขึ้น (ram กลวง)	ซับซ้อนที่สุดเนื่องจากมีของเหลวแรงดันสูง-และการซีล	ต้องใช้การกดความเร็วสูง-และเครื่องมือที่แข็งแกร่ง