Что такое холодная ковка – процесс холодной ковки, материалы, использование, преимущества и недостатки

Быстрое развитие автомобильной, мотоциклетной и станкостроительной промышленности послужило движущей силой развития холодной ковки как традиционной технологии. Потребность в кованых деталях только в автомобильной промышленности превышает 10 миллионов тонн. Развитие технологии холодной ковки в основном направлено на разработку продукции с высокой добавленной стоимостью и снижение производственных затрат, и в то же время оно также внедряет или заменяет процессы резки, порошковой металлургии, литья, горячей ковки и формовки листового металла. Он также может образовывать составные процессы, объединяясь с этими процессами. Поскольку холодная ковка производится при температуре, близкой к комнатной, некоторые материалы наиболее подходят для холодной ковки, а некоторые не поддаются обработке. В этой статье будут представлены материалы, которые хорошо совместимы с холодной ковкой, а также приведены примеры решения проблем, связанных с материалами.

Что такое холодная ковка Т технология ?

Холодная ковка относится к методу формовки, при котором металлические материалы (металлы) формируются путем приложения давления без применения тепла, сохраняя их при комнатной температуре. Поскольку при этом используется пластичность металлов, его также называют «пластической формовкой».

Технология холодной ковки формирует материалы путем их деформации, поэтому при производстве практически не образуется металлический лом (металлические отходы). Кроме того, поскольку материалы обрабатываются при комнатной температуре без нагрева, точность размеров хорошая, и даже сложные формы можно обрабатывать с высокой скоростью около 100 деталей в минуту.

Технология холодной ковки отличается высокой эффективностью использования материала и обеспечивает высокую точность и высокую скорость обработки, поэтому считается «экологически чистой и рационализированной» технологией обработки.

Преимущества холодной ковки:

• Высокая эффективность использования материала. Благодаря технологии холодной ковки, которая формирует материалы путем их деформации, обработка обычно выполняется с использованием количества материала, эквивалентного весу готового продукта. Это обеспечивает высокую эффективность использования материала и значительное снижение материальных затрат.

• Возможно высокоскоростное производство – технология холодной ковки обеспечивает высокоскоростное производство – около 100 деталей в минуту. Поскольку обработка проводится при комнатной температуре без нагрева металла, изменения размеров невелики, и можно обрабатывать даже сложные формы.

• Улучшенные механические свойства. Разработка процесса с учетом линий подачи волокна позволяет производить детали с превосходной прочностью и износостойкостью.

• Эффективно для снижения затрат на детали. Когда условия производства, такие как требуемая точность и размер партии, совпадают, технология холодной ковки, которая обеспечивает высокую эффективность использования материала и обеспечивает высокоскоростную обработку, может значительно снизить затраты на детали при массовом производстве.

Недостатки холодной ковки:

• Требуются штампы (указываются первоначальные затраты и сроки изготовления штампов)

• На наладочные работы в процессе требуется определенное время (затраты) → Не подходит для небольших партий.

• Для проектирования процессов и штампов требуются ноу-хау, а степень сложности высока.

• Некоторые ограничения обработки отделки, такие как угловые радиусы.

Как работает холодная ковка?

Холодная ковка — это процесс обработки металла, проводимый при комнатной температуре, значительно ниже температуры рекристаллизации соответствующего металла. В отличие от горячей ковки, при которой металл нагревается до высоких температур, холодная ковка предполагает пластическую деформацию металла в условиях окружающей среды. Этот метод часто приводит к превосходному качеству поверхности, увеличению прочности за счет наклепа и более высокой точности размеров.

Вот обзор того, как обычно работает холодная ковка:

1. Выбор материала

Первым шагом является выбор подходящего материала, способного выдерживать напряжения холодной ковки, обычно это такие металлы, как сталь, алюминий и медь.

2. Смазка

Перед ковкой заготовку часто смазывают, чтобы уменьшить трение и износ штампа, а также облегчить течение материала.

3. Штампы и оснастка

Создаются индивидуальные штампы, придающие форму заготовке. Эти штампы должны быть изготовлены из материалов, которые тверже заготовки, чтобы выдерживать давление холодной ковки.

4. Процесс ковки

Металлическая заготовка помещается между штампами.

Пресс, обычно механический или гидравлический, наносит быстрый и сильный удар по заготовке, заставляя ее деформироваться и принимать форму полостей штампа.

В зависимости от сложности детали может потребоваться несколько операций ковки. Это может включать различные этапы прессования с использованием разных наборов штампов.

5. Обрезка и отделка

Любой лишний материал, например заусенец, образовавшийся в процессе ковки, обрезается.

Могут применяться дополнительные процессы отделки, такие как дробеструйная очистка, очистка или термообработка (для снятия напряжений).

Типы процессов холодной ковки
Существуют ротационные и возвратно-поступательные типы процессов холодной ковки, и здесь представлен процесс возвратно-поступательного типа, выполняемый нашей компанией. Распространенные методы ковки включают свободную ковку, чеканку, экструзию и т. д. Здесь мы объясняем содержание и характеристики каждого метода ковки:

Чеканная ковка:
Метод обработки, при котором материалу придается форма с диаметром, превышающим исходный, путем дробления материала внутри полости матрицы, открытой в центре. При чеканке монет сложно изготавливать сложные формы, поскольку внешняя окружность не ограничена, поэтому ее используют в простых случаях, таких как округление стержня до формы диска. Если коэффициент чеканки слишком велик, могут возникнуть такие проблемы, как вылет заготовки, что потребует нескольких этапов. Как правило, рекомендуемым является коэффициент чеканки 85% или менее, и в случае превышения необходимо разделить процессы, что требует дополнительных штампов.

Обратная экструзия:
Метод обработки, при котором материал перемещается в направлении, противоположном направлению штамповки. Материал экструдируется (обрабатывается) в обратном (назад) направлении по отношению к направлению формирования пуансона.

Прямая экструзия:
Метод обработки, при котором диаметр материала уменьшается за счет его помещения в матрицу меньшего размера, что приводит к уменьшению площади поперечного сечения. Обработка материалов высокой твердости, таких как нержавеющая сталь, может быть затруднена.

Штамповка:
Желаемая форма обрабатывается в штампах. Формование осуществляется путем размещения заготовки и ее ковки, чтобы она приняла форму штампа. Объем материала делается немного больше, чтобы заполнить всю полость штампа, а избыток материала, называемый заусенцем, оказывается на внешней стороне готовой формы и удаляется в последующих процессах. Закрытые штампованные формы без облоя.

Ковка закрытия:
Заготовка устанавливается в полость матрицы, которая затем закрывается для принятия формы матрицы. Верхний и нижний пуансоны еще больше смещают материал, полностью придавая готовую форму.

Какие материалы наиболее подходят для холодной ковки?

Поскольку при холодной ковке используется пластичность при комнатной или близкой к комнатной температуре, материал должен иметь низкую характеристику деформационного упрочнения и некоторую степень деформируемости. Поэтому непластичные материалы, такие как стекло, для холодной ковки не используются.

Учитывая вышесказанное, к материалам, пригодным для холодной ковки, относятся:

Железо: Может обрабатываться ковкой, волочением, прокаткой при высоких и комнатных температурах, а также дополнительно подвергаться термообработке, такой как закалка и отпуск. Также используется в таких сплавах, как нержавеющая сталь, и обеспечивает высокую универсальность. Железо перерабатывается в различные части. Причины, по которым железо подвергается обработке сгибанием, заключаются не только в том, что его твердость и эластичность имеют оптимальные значения для обработки сгибанием, но и из-за его низкой цены, оно подходит для крупномасштабных заказов. Обработка поверхности после обработки также может выполняться разными способами, поэтому ее можно использовать в самых разных областях, а железо также используется в качестве материала, обрабатываемого холодной ковкой.

Нержавеющая сталь: Легированная сталь, содержащая более 10,5% хрома и менее 1,2% углерода. Хром образует пассивную пленку, защищающую поверхность тела. Таким образом, изделия из нержавеющей стали имеют длительный срок службы, поскольку предотвращается коррозия.

Медь и латунь: Медь обладает превосходной теплопроводностью и используется в кухонной посуде, тепловых трубках, а также в качестве проводника в электронных устройствах. Он также образует защитную поверхностную пленку при воздействии воздуха. Однако его самой сильной стороной является превосходная технологичность. Медь мягкая и пластичная. Он широко используется в медных проводах, трубках и горшках, поскольку обработка проста. Это одна из причин, по которой он подходит для процессов гибки и волочения на прессах холодной ковки.

Алюминий: Хотя алюминий в чистом виде имеет более низкую прочность на разрыв, его прочность можно повысить путем добавления таких сплавов, как магний, марганец, медь, кремний, цинк и т. д., или с помощью таких процессов, как прокатка или термообработка. Он считается подходящим для холодной ковки из-за его пластичности и способности легко принимать различные формы.

Холоднокованые детали также обладают более высокой точностью размеров во время формовки по сравнению с другими коваными деталями. Кроме того, состояние поверхности лучше, чем у горячей или теплой ковки, поэтому в некоторых случаях отделочные работы могут не потребоваться. Крупногабаритные изделия или высокопрочные материалы можно подвергать точной холодной ковке посредством промежуточного отжига или обработки смазкой.

Для каких изделий используется холодная ковка?

Холодная ковка используется для производства широкого спектра продукции в различных отраслях промышленности. Этот процесс особенно хорошо подходит для крупносерийного производства деталей, требующих высокой точности и прочности. Вот некоторые распространенные изделия, изготовленные методом холодной ковки:

Автомобильные компоненты

Крепежи и винты: они широко используются в автомобильной промышленности и могут быть точно изготовлены методом холодной ковки.

Шестерни: Высокоточные шестерни для трансмиссий и трансмиссий обладают повышенной прочностью за счет наклепа.

Валы. Холодная ковка позволяет создавать прочные и точные валы для использования в различных автомобильных приложениях.

Ступицы колес: Холоднокованые ступицы колес обладают необходимой прочностью и точностью для автомобильной промышленности.

Обоймы подшипников: Высокая точность и гладкая поверхность имеют решающее значение для обойм подшипников, чего можно добиться с помощью холодной ковки.

Электрика и электроника

Соединители. Электрические соединители обладают хорошей проводимостью и точными размерами, которые обеспечивает холодная ковка.

Выводы: Выводы требуют точных форм и хороших свойств материала, которых можно добиться холодной ковкой без дополнительной механической обработки.

Строительство и строительное оборудование

Гвозди и заклепки: это простые детали, которые часто производятся в больших количествах методом холодной ковки.

Болты и гайки: Резьба может быть подвергнута холодной штамповке для создания более прочного профиля резьбы с лучшей усталостной стойкостью.

Инструменты и оборудование

Ключи и гаечные ключи: инструменты, требующие определенной формы и высокой прочности, обычно изготавливаются методом холодной ковки.

Компоненты ручного инструмента: различные компоненты ручного инструмента, такие как головки, могут быть изготовлены методом холодной ковки.

Аэрокосмические компоненты

Крепежи и штифты. Крепежи аэрокосмического класса, которые должны выдерживать высокие нагрузки, часто изготавливаются с использованием холодной ковки, чтобы обеспечить прочность и точность.

Компоненты шасси: некоторые части системы шасси могут быть подвергнуты холодной штамповке для достижения необходимой прочности и допусков.

Потребительские товары

Компоненты часов. Небольшие точные детали часов можно изготовить с помощью холодной ковки.

Кухонная утварь: такие предметы, как ножи или ручки посуды, требующие определенной прочности и отделки, могут быть изготовлены методом холодной ковки.

Медицинское оборудование

Имплантаты. Некоторые медицинские имплантаты можно подвергать холодной ковке, чтобы воспользоваться свойствами материала и точностью, которые обеспечивает этот процесс.

Хирургические инструменты. Инструменты, используемые в хирургии, требующие точности и прочности, могут быть изготовлены методом холодной ковки.

Выбор холодной ковки в качестве производственного процесса зависит от требуемых свойств материала, геометрии детали и экономики производства. Благодаря высокой прочности, хорошему качеству поверхности и точности размеров холодная ковка является привлекательным процессом для производства различных долговечных и ответственных компонентов во многих отраслях промышленности.