Co to jest kucie na zimno – proces kucia na zimno, materiały, zastosowania, zalety i wady

Szybki rozwój przemysłu motoryzacyjnego, motocyklowego i obrabiarek stał się siłą napędową rozwoju kucia na zimno jako tradycyjnej techniki. Zapotrzebowanie na części kute w samym przemyśle motoryzacyjnym przekracza 10 milionów ton. Rozwój technologii kucia na zimno ma na celu przede wszystkim opracowanie produktów o wysokiej wartości dodanej i obniżenie kosztów produkcji, a jednocześnie infiltruje lub zastępuje procesy cięcia, metalurgii proszków, odlewania, kucia na gorąco i formowania blachy. Może również tworzyć procesy złożone, łącząc się z tymi procesami. Ponieważ kucie na zimno odbywa się w temperaturze zbliżonej do pokojowej, niektóre materiały najlepiej nadają się do kucia na zimno, a inne nie mogą być przetwarzane. W tym artykule zostaną przedstawione materiały, które mają dobrą kompatybilność z kuciem na zimno oraz studia przypadków rozwiązujące problemy związane z materiałami.

Co to jest kucie na zimno T technologia ?

Kucie na zimno odnosi się do metody formowania, która kształtuje materiały metalowe (metale) poprzez wywieranie nacisku bez stosowania ciepła, utrzymując je w temperaturze pokojowej. Ponieważ wykorzystuje plastyczność metali, nazywa się ją również „formowaniem plastycznym”.

Technologia kucia na zimno kształtuje materiały poprzez ich odkształcenie, dzięki czemu podczas produkcji prawie nie powstają złomy metalowe (odpady metalowe). Ponadto, ponieważ materiały są przetwarzane w temperaturze pokojowej bez ogrzewania, dokładność wymiarowa jest dobra, a nawet złożone, trudne kształty można przetwarzać z dużą prędkością około 100 sztuk na minutę.

Technologia kucia na zimno charakteryzuje się wysoką wydajnością wykorzystania materiału i umożliwia wysoką precyzję i szybkie przetwarzanie, dlatego mówi się, że jest to technologia przetwarzania „przyjazna dla środowiska i zracjonalizowana”.

Zalety kucia na zimno:

• Wysoka efektywność wykorzystania materiału – W przypadku technologii kucia na zimno, która kształtuje materiały poprzez ich odkształcenie, obróbka odbywa się zazwyczaj przy użyciu ilości materiału odpowiadającej masie gotowego produktu. Pozwala to na wysoką efektywność wykorzystania materiału i znaczną redukcję kosztów materiałów.

• Możliwa produkcja z dużymi prędkościami – Technologia kucia na zimno umożliwia produkcję z dużą szybkością około 100 sztuk na minutę. Ponieważ obróbka odbywa się w temperaturze pokojowej bez podgrzewania metalu, różnice wymiarowe są niewielkie i można przetwarzać nawet złożone i trudne kształty.

• Ulepszone właściwości mechaniczne – Projekt procesu uwzględniający linie przepływu włókien umożliwia produkcję części o doskonałej wytrzymałości i odporności na zużycie.

• Skutecznie obniża koszty części – gdy warunki produkcji, takie jak wymagana dokładność i wielkość partii, są zgodne, technologia kucia na zimno, która zapewnia wysoką wydajność materiałową i umożliwia szybkie przetwarzanie, może znacznie obniżyć koszty części w produkcji masowej.

Wady kucia na zimno:

• Wymagane są matryce (wymagane są koszty początkowe i czas realizacji produkcji matryc)

• Na prace konfiguracyjne w procesie wymagana jest pewna ilość czasu (kosztów). → Nie nadaje się do małych partii

• Do projektowania procesów i matryc wymagana jest wiedza specjalistyczna, a stopień trudności jest wysoki

• Niektóre ograniczenia przetwarzania dotyczące wykończeń, takie jak promienie narożników

Jak działa kucie na zimno?

Kucie na zimno to proces kształtowania metalu przeprowadzany w temperaturze pokojowej, znacznie poniżej temperatury rekrystalizacji metalu. W przeciwieństwie do kucia na gorąco, podczas którego metal jest podgrzewany do wysokich temperatur, kucie na zimno polega na odkształceniu plastycznym metalu w warunkach otoczenia. Metoda ta często skutkuje doskonałym wykończeniem powierzchni, zwiększoną wytrzymałością w wyniku utwardzania przez zgniot i większą dokładnością wymiarową.

Oto przegląd typowego działania kucia na zimno:

1. Wybór materiału

Pierwszym krokiem jest wybór odpowiedniego materiału, który jest w stanie wytrzymać naprężenia występujące podczas kucia na zimno, zazwyczaj metali takich jak stal, aluminium i miedź.

2. Smarowanie

Przed kuciem przedmiot obrabiany jest często smarowany w celu zmniejszenia tarcia i zużycia matrycy oraz ułatwienia przepływu materiału.

3. Matryce i oprzyrządowanie

Tworzone są niestandardowe matryce, które kształtują obrabiany przedmiot. Matryce te muszą być wykonane z materiałów twardszych niż przedmiot obrabiany, aby wytrzymać naciski kucia na zimno.

4. Proces kucia

Metalowy przedmiot umieszcza się pomiędzy matrycami.

Prasa, zwykle mechaniczna lub hydrauliczna, uderza szybko i mocno w obrabiany przedmiot, powodując jego odkształcenie i przyjęcie kształtu wnęk matrycy.

W zależności od złożoności części może być potrzebnych wiele operacji kucia. Może to obejmować różne etapy prasowania przy użyciu różnych zestawów matryc.

5. Przycinanie i wykańczanie

Nadmiar materiału, taki jak wypływka powstająca w procesie kucia, jest odcinany.

Można zastosować dodatkowe procesy wykończeniowe, takie jak śrutowanie, czyszczenie lub obróbka cieplna (w celu odprężenia).

Rodzaje procesów kucia na zimno
Istnieją procesy kucia na zimno obrotowe i tłokowe, a tutaj przedstawiony jest proces typu tłokowego wykonywany przez naszą firmę. Typowe techniki kucia obejmują kucie swobodne, wybijanie, wytłaczanie itp. Poniżej wyjaśniamy zawartość i cechy każdej techniki kucia:

Kucie kucie:
Metoda przetwarzania polegająca na formowaniu materiału w kształt o średnicy większej niż oryginał poprzez kruszenie materiału wewnątrz wnęki matrycy, która jest otwarta w środku. Podczas kucia kuźniczego trudno jest uzyskać skomplikowane kształty, ponieważ obwód zewnętrzny nie jest ograniczony, dlatego stosuje się go w prostych przypadkach, takich jak zaokrąglanie pręta w kształt dysku. Jeśli współczynnik wybicia jest zbyt duży, mogą wystąpić problemy, takie jak wylatywanie przedmiotu obrabianego, wymagające wielu etapów. Ogólnie rzecz biorąc, wytyczną jest współczynnik wybijania wynoszący 85% lub mniej, a w przypadku przekroczenia procesów należy je podzielić, co wymaga dodatkowych matryc.

Wytłaczanie wsteczne:
Metoda przetwarzania polegająca na przesuwaniu materiału w kierunku przeciwnym do kierunku wykrawania. Materiał jest wytłaczany (obrabiany) w kierunku odwrotnym (do tyłu) w stosunku do kierunku kształtowania stempla.

Wytłaczanie do przodu:
Metoda przetwarzania polegająca na zmniejszeniu średnicy materiału poprzez wciśnięcie go do mniejszej matrycy, co skutkuje zmniejszeniem pola przekroju poprzecznego. Kształtowanie materiałów o wysokiej twardości, takich jak stal nierdzewna, może być trudne.

Kucie matrycowe:
Pożądany kształt jest przetwarzany na matryce. Formowanie odbywa się poprzez umieszczenie przedmiotu obrabianego i kucie go w celu uzyskania kształtu matrycy. Objętość materiału jest nieco większa, aby wypełnić całe wgłębienie matrycy, a nadmiar materiału zwany wypływką powstaje na zewnątrz gotowego kształtu, który jest usuwany w kolejnych procesach. Zamknięte kucie matrycowe bez wypływki.

Kucie zamknięcia:
Obrabiany przedmiot jest osadzany we wnęce matrycy, która następnie jest zamykana w celu przyjęcia kształtu matrycy. Górne i dolne stemple dalej przemieszczają materiał, aby całkowicie uformować gotowy kształt.

Jakie materiały najlepiej nadają się do kucia na zimno?

Ponieważ kucie na zimno wykorzystuje plastyczność w temperaturze pokojowej lub zbliżonej do temperatury pokojowej, materiał musi mieć niską charakterystykę utwardzania przez zgniot i pewien stopień odkształcalności. Dlatego do kucia na zimno nie używa się materiałów nieplastycznych, takich jak szkło.

Biorąc pod uwagę powyższe, materiałami odpowiednimi do kucia na zimno są:

Żelazo: Można go przetwarzać przez kucie, ciągnienie, walcowanie w wysokich i pokojowych temperaturach, a następnie różnicować poprzez obróbkę cieplną, taką jak hartowanie i odpuszczanie. Stosowany również w stopach, takich jak stal nierdzewna, zapewnia dużą wszechstronność. Żelazo jest przetwarzane na różne części. Powodem, dla którego żelazo jest przetwarzane w formie gięcia, jest nie tylko to, że jego twardość i elastyczność mają optymalne wartości do obróbki gięcia, ale także niska cena, która nadaje się do zamówień na dużą skalę. Obróbkę powierzchniową po obróbce można również przeprowadzić na wiele sposobów, dzięki czemu można ją wykorzystać w wielu dziedzinach, a żelazo przyjmuje się również jako materiał przetwarzany w procesie kucia na zimno.

Stal nierdzewna: Stal stopowa zawierająca ponad 10,5% chromu i poniżej 1,2% węgla. Chrom tworzy pasywny film, który chroni powierzchnię ciała. Dlatego produkty wykonane ze stali nierdzewnej mają długą żywotność, ponieważ zapobiegają korozji.

Miedź i mosiądz: Miedź ma doskonałą przewodność cieplną i jest stosowana w naczyniach kuchennych, rurach grzewczych oraz jako przewodnik w urządzeniach elektronicznych. Tworzy również ochronną warstwę na powierzchni pod wpływem powietrza. Jednak jego największą zaletą jest doskonała przetwarzalność. Miedź jest miękka i plastyczna. Jest szeroko stosowany w drutach miedzianych, rurkach i garnkach, ponieważ obróbka jest łatwa. Jest to jeden z powodów, dla których nadaje się do procesów gięcia i ciągnienia w prasach do kucia na zimno.

Aluminium: Chociaż aluminium w czystej postaci ma niższą wytrzymałość na rozciąganie, jego wytrzymałość można zwiększyć poprzez dodanie stopów, takich jak magnez, mangan, miedź, krzem, cynk itp., lub poprzez procesy takie jak walcowanie lub obróbka cieplna. Uważa się, że nadaje się do kucia na zimno ze względu na swoją plastyczność i możliwość łatwego formowania w różne kształty.

Części kute na zimno charakteryzują się również większą dokładnością wymiarową podczas formowania w porównaniu do innych części kutych. Co więcej, stan powierzchni jest lepszy niż kucie na gorąco lub na gorąco, więc w niektórych przypadkach prace wykończeniowe mogą nie być potrzebne. Duże produkty lub materiały o wysokiej wytrzymałości można precyzyjnie kuć na zimno poprzez wyżarzanie pośrednie lub smarowanie.

Do jakich produktów wykorzystuje się kucie na zimno?

Kucie na zimno jest wykorzystywane do produkcji szerokiej gamy produktów w różnych gałęziach przemysłu. Proces ten szczególnie dobrze nadaje się do produkcji wielkoseryjnej części, które wymagają dużej precyzji i wytrzymałości. Oto kilka typowych produktów wytwarzanych w procesie kucia na zimno:

Komponenty samochodowe

Elementy złączne i śruby: są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i można je precyzyjnie wykonać poprzez kucie na zimno.

Koła zębate: Precyzyjne koła zębate do skrzyń biegów i układów napędowych charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością dzięki hartowaniu.

Wały: Kucie na zimno umożliwia tworzenie mocnych i precyzyjnych wałów do różnych zastosowań motoryzacyjnych.

Piasty kół: Piasty kół kute na zimno charakteryzują się wytrzymałością i precyzją wymaganą w przemyśle motoryzacyjnym.

Bieżnie łożysk: Wysoka precyzja i gładkie wykończenie powierzchni mają kluczowe znaczenie w przypadku bieżni łożysk, co można osiągnąć poprzez kucie na zimno.

Elektryka i Elektronika

Złącza: Złącza elektryczne charakteryzują się dobrą przewodnością i precyzyjnymi wymiarami, jakie może zapewnić kucie na zimno.

Zaciski: Zaciski wymagają precyzyjnych kształtów i dobrych właściwości materiałowych, które można osiągnąć poprzez kucie na zimno bez dodatkowej obróbki.

Budownictwo i sprzęt budowlany

Gwoździe i nity: Są to proste części, które często są produkowane w ogromnych ilościach poprzez kucie na zimno.

Śruby i nakrętki: Gwinty można formować na zimno, aby uzyskać mocniejszy profil gwintu i lepszą odporność na zmęczenie.

Narzędzia i sprzęt

Klucze i klucze: Narzędzia wymagające określonego kształtu i dużej trwałości są zwykle wykonywane poprzez kucie na zimno.

Elementy narzędzi ręcznych: Różne elementy narzędzi ręcznych, takie jak nasadki, można wytwarzać metodą kucia na zimno.

Komponenty lotnicze

Elementy złączne i sworznie: Elementy złączne klasy lotniczej, które muszą wytrzymywać duże obciążenia, są często wykonywane przy użyciu kucia na zimno, aby zapewnić wytrzymałość i precyzję.

Elementy podwozia: Niektóre części układu podwozia można kuć na zimno w celu uzyskania wymaganej wytrzymałości i tolerancji.

Dobra konsumpcyjne

Elementy zegarków: Małe, precyzyjne elementy zegarków można wytwarzać metodą kucia na zimno.

Przybory kuchenne: Przedmioty takie jak noże lub uchwyty do przyborów kuchennych, które wymagają określonej wytrzymałości i wykończenia, można wytwarzać poprzez kucie na zimno.

Urządzenia medyczne

Implanty: Niektóre implanty medyczne można kuć na zimno, aby wykorzystać właściwości materiału i precyzję, jaką zapewnia ten proces.

Narzędzia chirurgiczne: Narzędzia stosowane w chirurgii, które wymagają precyzji i wytrzymałości, można wykonać poprzez kucie na zimno.

Wybór kucia na zimno jako procesu produkcyjnego zależy od wymaganych właściwości materiału, geometrii części i ekonomiki produkcji. Ze względu na wysoką wytrzymałość, dobre wykończenie powierzchni i dokładność wymiarową, jakie zapewnia, kucie na zimno jest atrakcyjnym procesem do produkcji różnorodnych trwałych i krytycznych komponentów w wielu gałęziach przemysłu.