A kovácsolás osztályozása és fejlődési iránya A kovácsolás a következő módszerekkel osztályozható: 1) Osztályozás a kovácsoláshoz használt szerszámok és matricák elhelyezése szerint. 2) Osztályozás kovácsolási hőmérséklet szerint. 3) Osztályozás a kovácsolószerszámok és munkadarabok relatív mozgása alapján. 1
A kovácsolás osztályozása A kovácsolás a következő kategóriákra osztható a használt szerszámok és szerszámok elhelyezése szerint, lásd a 1-1-1 táblázatot.
A kovácsolás a következő kategóriákba osztható az alakítási hőmérséklet szerint, lásd a 1-1-2 táblázatot.
A kovácsolószerszámok osztályozása a szerszámok és a munkadarabok relatív mozgása szerint történik, lásd a 1 -1-3 táblázatot.
2
A kovácsolás fejlődési irányzata 1. Munkatakarékos alakítási eljárás kidolgozása A kovácsolás előnye, hogy a kovácsolás belül sűrű, szerkezete viszonylag egyenletes, teljesítménye pedig nagyobb, mint az öntvényeké és a hegesztett alkatrészeké, hátránya viszont, hogy igényes. nagyobb deformációs erő. Az emberek évek óta foglalkoznak munkaerő-kímélő kovácsolási folyamatokkal és munkakímélő szerszámok tervezésével. Az F alakváltozási erőt meghatározó fő tényezők és az erőfeszítések megtakarításának módjai a következő képletből láthatók: F=KReLA Ahol K a feszültségi állapot együtthatója, más néven kényszer-együttható. Ellentétes előjelű feszültségállapotok esetén K < 1; triaxiális nyomófeszültség-állapotok esetén K > 1, amely elérheti a K=6 értéket vagy még magasabbat is; ReL az áramlási feszültség, amely jellemzi az anyag képességét a képlékeny alakváltozásnak adott körülmények között ellenállni, és függ a deformált anyag összetételétől, szerkezetétől, alakváltozási hőmérsékletétől, alakváltozási fokától, alakváltozási sebességétől stb.; A a munkadarab és a szerszám közötti érintkezési felület vetülete a főerő irányában. A fenti elemzésből látható, hogy az erőfeszítések megtakarításának három fő módja van: (1) Csökkentse a K kényszerítő együtthatót. Valójában a termelésben az eltérítési módszert gyakran használják a deformációs erő csökkentésére. Például gyűrű alakú nyersdarabokat gyakran használnak fogaskerék-precíziós kovácsoláshoz. A kovácsolás során a fém kitölti a fog formáját kifelé. Ugyanakkor, mivel a fém egy része befelé áramlik, a tömör nyersdarab közepén kialakuló csúcsfeszültség elkerülhető az összenyomás során, ami csökkenti az alakváltozási erőt, amint az a {{10}} ábrán látható. Hengeres rész visszaextrudálásakor egy tárolórudat adnak a munkadarab közepéhez, hogy részlegesen extrudálják a tárolórudat (lásd a 1-1-2 ábrát), majd eltávolítják. Ily módon a deformációs erő nagymértékben csökkenthető. A 1-1-3 ábrán látható az alakváltozási erő eloszlásának összehasonlítása tárolórúddal és anélkül történő összenyomás során. (2) Csökkentse az áramlási feszültséget. Az ebbe a kategóriába tartozó formázási eljárások közé tartozik a szuperplasztikus alakítás és a folyékony kovácsolás (azaz félszilárd alakítás vagy olvadásponthoz közeli alakítás). Az előbbi egy kisebb nyúlási sebességű, az utóbbi pedig egy rendkívül magas hőmérsékletű alakítási eljárás. (3) Csökkentse az érintkezési felületet. 2. Precíziós alakítási technológia fejlesztése. Az utóbbi években létezik egy olyan kifejezés, amelyet háló alakú kovácsolásnak neveznek, ami azt jelenti, hogy a kovácsolt anyagokat már nem dolgozzák fel. Jelenleg a precíziós kovácsolások tűréshatára 0,01 és 0,05 mm között szabályozható. Németország elérte a kereszttengelyek (lásd a 1-1-4 ábrát) és a belső és külső ívfogaskerekek (lásd a 1-1-5 ábrát) nettó alakú kovácsolását az autók sebességváltóihoz. Egyes esetekben nehéz teljes mértékben elérni a "háló alakot", és van egy megfelelő "háló alakzat" kifejezés, így létezik "hálóközeli alakformálás", közeli háló alakú kovácsolás (Near net shape kovácsolás). Nyilvánvalóan szigorú követelmények vonatkoznak a formára a precíziós alakítás elérése érdekében. A(z) 1-1-6 ábra az ívfogaskerék-extrudáláshoz használt formaeszköz és termékalkatrészek diagramja. Ennek az eszköznek a jellemzői: 1) A lyukasztó gömbfelülete önhordó az oldalirányú erők elkerülése érdekében. 2) Az alsó szerszámnak van egy beállító eszköze, amely biztosítja a felső és az alsó szerszámok koncentrikusságát. 3) Az alsó szerszám hidraulikus szorítószerkezettel rendelkezik a központosító szorítás fenntartásához. Az alakítás két lépésből áll, nevezetesen a csésze alakú tuskó meleg előformázása külső fogakkal, majd a hideg simítóalakítás (lásd a 1-1-7 ábrát). A végeselemes elemzés azt mutatja, hogy az előgyártmánynak csak a fogalakja trapéz alakú, ez a legalkalmasabb. Az extrudált rúdanyag fogazatát nem dolgozzák fel, és csak fogaskerekekre vágják. 3. Használjon összetett eljárást. A kovácsoláshoz használt tuskó lehet porszinterezett alkatrész vagy fröccsöntéssel készült tuskó. A 1-1-8 ábrán a fröccsöntéssel kialakított tuskó kovácsolása látható.
Az elmúlt években a félszilárd alakítás egyesíti az öntést és a kovácsolást, hogy energiát takarítson meg, és viszonylag precíz és nagy teljesítményű munkadarabokat kapjon. Emellett a félszilárd alakítás is jó módszer alacsony rosttartalmú kompozit anyagok és részecske-erősítésű kompozit anyagok alakítására. Precíziós hajlítási és precíziós hegesztési eljárás nagy gyűrűs alkatrészekhez. A 8 m-nél nagyobb átmérőjű nagy karimás alkatrészek szállításának nehézségei miatt Wang Zhongren és mások precíziós hajlítási és precíziós hegesztési eljárást fejlesztettek ki nagy gyűrűs alkatrészekhez. Legnagyobb előnye, hogy elkerülhető a függőleges esztergálási eljárások alkalmazása. Ennek a módszernek a főbb folyamatait a 1-1-9 ábra mutatja: az a ábra egy kovácsolt négyzet alakú tuskó, amelynek hossza legyen nagyobb, mint az egyes szektorok hossza, és a fejek feldolgozási mennyiségét mindkét végén le kell foglalni; A b ábra egy portálgyaluval megmunkált speciális alakú metszet, amely tartalmaz egy tömítőhornyot és egy hegesztőhornyot, amely a hengerhez kapcsolódik; c ábra a precíziós hajlítás; A d ábra egy hegesztőhorony tompahegesztéshez a végfejek és az ívhossznak megfelelően pontosan megmunkált tompafejek között; az e ábra gyűrűvé van összeszerelve; Az f ábra egy karima és egy henger hegesztése, majd a karimás hengerré hegesztés után a tömítőfelületet az építkezésen egyszerű szerszámgéppel finoman megmunkálják.
A 1-1-10. ábra egy nagy karima precíziós hajlításának fotója. Tekintettel arra, hogy a keresztmetszet a tényleges hajlítási folyamat során megváltozik, a numerikus szimulációs módszer használható az előrejelzéshez, majd a keresztmetszet alakja az előrejelzési eredményeknek megfelelően korrigálható a gyalugépen garantálandó feldolgozási méret meghatározásához. . A hajlított rész méretváltozásának végeselemes numerikus szimulációs eredményeit a 1-1-11 ábra mutatja.
4. Bővítse ki a kovácsolási folyamat szimuláció alkalmazási körét. Ahogy a szoftverek egyre érettebbek, és a számítógépek árai folyamatosan esnek, a CAD/CAM egyre szélesebb körben használatos. Érdemes hangsúlyozni, hogy a kovácsolási folyamat szimulációja képes volt sikeresen optimalizálni a szerszámszerkezet kialakítását, előre jelezni az alakítási folyamat során előforduló hibákat, például a hajtogatást és elégtelenséget, optimalizálni az alakítási paramétereket, előre jelezni a feszültségeloszlást a szerszámüregben, és elkerülni a helyi repedést. vagy túlzott kopás. A numerikus szimuláció a pusztán akadémiai kutatástól a gyakorlati felhasználás felé mozdult el. Jelenleg előre jelezhető a feszültség és az alakváltozási sebesség eloszlása a munkadarabban, és szükség esetén előre jelezhető a deformáció utáni szerveződés és teljesítmény. A 1-1-12. ábra példát mutat a kovácsolási folyamat során keletkező hajtások kiküszöbölésére a szerszám alakjának numerikus szimulációval történő optimalizálásával. Amint az a 1-1-12 ábrán látható, a kovácsolás behajtásának oka a szerszámforma ésszerűtlen kialakítása. A szerszám módosítása után a munkadarab teteje a felső szerszám szorítása alatt összenyomódik, ami teljesen kiküszöböli a hajtogatást. 5. Mikroformázás A műanyagfeldolgozás során a mikroformázást a mikroalkatrészek iránti nagy kereslet okozza. Az ilyen mikroalkatrészek iránti nagy keresletet nem csak az elektromos készülékek miniatürizálása okozza. Az orvostechnikai eszközök, érzékelők és optoelektronikai eszközök fejlődésével a mikroalkatrészek iránti kereslet is gyorsan megnőtt. A gyártási költségek és a gyártási hatékonyság szempontjából a műanyag-feldolgozási módszer felülmúlja a háromdimenziós ultrafinom feldolgozási technológiát (LIGA-eljárás), amely integrálja a mélyröntgen-litográfiát, az elektroformázó öntést és a mikroműanyag öntést. Az úgynevezett mikroformázás általában azt jelenti, hogy az alakított rész legalább egy mérete kisebb, mint 0,5 mm. Mivel a felhasznált alapanyagok szemcsemérete nem sokat változott, vagyis a mikrorészek méretaránya a szemcsemérethez képest jóval kisebb, mint a hagyományos részek méretaránya a szemcsemérethez képest, így a kettő igen. nem követi a hasonló törvényt. Ugyanígy a mikrorészek felületének és térfogatának aránya is sokkal nagyobb, mint a hagyományos alkatrészek megfelelő értéke. Ennek megfelelően az érintkezési felület sokkal nagyobb hatással van a mikroformázásra, mint a hagyományos alkatrészek alakítása. A 1-1-13. ábra szemléletesen mutatja a felületi szemcsék számának változását a teljes szemcsék számához viszonyítva a méretcsökkenés miatt. Az ábrán λx a méretcsökkentés többszöröse.
A {{0}} ábrán látható, hogy a munkadarab felületén lévő domborúságból könnyen zárt horony képezhető a kenőanyag tárolására a simítás után. Ha a felület mérete nagyon kicsi, például mikroformázáshoz, nem könnyű hornyot kialakítani a kenőanyag tárolására. Ezért a 1-1-15 ábrán látható kettős csésze extrudálásnál, amikor a munkadarab átmérőjét 4 mm-ről 0,5 mm-re csökkentjük, a vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy az extrudálóolaj kenőanyagként történő használata esetén a A súrlódási erő a próbadarab méretének csökkenésével jelentősen megnő, és a növekedés elérheti a 20-szeresét is. A 1-1-16 ábrán egy 0,3 mm-nél kisebb átmérőjű huzallal kovácsolt alkatrész látható. Összehasonlításképpen egy gyufa kerül az ábra jobb oldalára. 6. Többpontos rugalmas alakítás A többpontos hajlékony alakítás egy új formázási módszer nagy görbületű héjmunkadarabok gyártásához, amint az a 1-1-17 ábrán látható. Lényege, hogy az alsó matricát több állítható kis szerszámra diszkretálja. Annak elkerülése érdekében, hogy a kis szerszám teteje bemélyedéseket okozzon a munkadarab felületén, egy acéllemezt helyeznek a különálló szerszámra, hogy folytonos rugalmas felületet hozzon létre. A felső forma poliuretán blokkokból áll, és a munkadarab mindkét oldala poliuretán lemezekkel van borítva. A többpontos flexibilis alakítással elsősorban az alsó forma alakjának beállításával lehet a szükséges munkadarabot előállítani. Annak érdekében, hogy figyelembe vegyük a munkadarab visszapattanásának az alakítási pontosságra gyakorolt hatását, a forma felülete korrigálható a kis forma magasságának beállításával. Ezt a formát sikeresen alkalmazták egy nagy szélcsatorna zsugorítótestének ívlemezének gyártására. 7. Kompozit anyagok alakítása A kompozit anyagok alakítása az elmúlt években gyorsan fejlődött. A hosszúszálas kompozit anyagoknál többnyire félszilárd eljárásokat alkalmaznak a gyártásukhoz. K. Sigert kifejlesztett AlMg ötvözetből szénszállal erősített kompozit formázó alkatrészeket. Amint az a 1-1-18 ábrán látható, a félszilárd formáció hőmérséklete a solidus és a liquidus között van, ami 577 és 638 fok között van. Előformája a 1-1-19 ábrán látható. A szálakat és a lemezeket felváltva helyezik el, és kívülről alufóliával tekerik. A rövidszálas kompozit anyagok kialakításához a rövid szálakat előzetesen nyersdarabba kell préselni, majd a folyékony fémet nyomás alatt a szálak közötti résbe önteni, félszilárd állapotra hűteni, majd extrudálni. Hu Lianxi és mások kutatásokat végeztek ezzel kapcsolatban. Zhang Libin egyszer tanulmányozta a PM-SiCp /2A12 kompozit anyagok előállítását. A folyamat folyamatát a 1-1-20 ábra mutatja. A kapszulázott öntőforma melegsajtolása, a zárt felborítás és az izoterm meleg fordított extrudálás mind egy háztartási általános célú négyoszlopos hidraulikus présen történik. Az izoterm forró fordított extrudálással feldolgozott PM-SiCp /2A12 kompozit anyag jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az azonos állapotú 2A12 tuskókohászati tömbök szobahőmérsékletű szakító tulajdonságaihoz képest a PM-SiCp /2A12 feltételes folyáshatár σ0,2, amely SiCp15%-ot (tömeghányad) és 20%-ot (tömeghányad) tartalmaz, 17,3-mal nő. %-kal és 24,6%-kal, az Rm szakítószilárdság pedig 2,5%-kal nő 10,2%-kal.
