ข้อดีและข้อเสียของการตีขึ้นรูปเย็นและการตีขึ้นรูปร้อน

การตีขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการสำคัญที่ใช้ในการสร้างรูปร่างและเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะ เพื่อให้เข้าใจวิธีการทำงานได้ดีที่สุด สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจก่อนว่าการปลอมคืออะไร และการปลอมแต่ละประเภทมีประโยชน์อะไรบ้าง

การตีคืออะไร?

การตีขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตโดยการเปลี่ยนรูปชิ้นงานโลหะแข็งแล้วจึงขึ้นรูปใหม่โดยใช้การบีบอัด แตกต่างจากวิธีการขึ้นรูปโลหะอื่นๆ การตีช่วยให้ผู้สร้างสามารถควบคุมผลลัพธ์สุดท้ายได้มากขึ้น เนื่องจากลายของโลหะจะเสียรูปตามรูปร่างใหม่ ซึ่งหมายความว่าช่างตีเหล็กสามารถตัดสินใจได้ว่าส่วนใดของวัตถุโลหะใหม่จะแข็งแกร่งที่สุด เป็นผลให้ชิ้นงานปลอมแปลงมีความแข็งแกร่งกว่าชิ้นเดียวกันที่สร้างขึ้นโดยการหล่อหรือการตัดเฉือน

เครื่องมือต่างๆ ถูกนำมาใช้ในการตีขึ้นรูป รวมถึงค้อนและทั่งตีแบบดั้งเดิม ตลอดจนการใช้ค้อนที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ไอน้ำ หรือไฮดรอลิกทางอุตสาหกรรม ปัจจุบัน การตีขึ้นรูปส่วนใหญ่ทำโดยเครื่องจักรในระดับอุตสาหกรรมและเป็นอุตสาหกรรมทั่วโลก

การตีขึ้นรูปทำได้ทั้งแบบ 'ร้อน' 'อุ่น' หรือ 'เย็น' ไม่ว่าอุณหภูมิจะเป็นอย่างไรวิธีการและเครื่องจักรที่ใช้สามารถจำแนกได้ดังต่อไปนี้:

• Drop Forging: การใช้ค้อนตีและเครื่องอัดสกรู

• การตีด้วยแรงดัน (การเคลื่อนที่แบบหมุน): การใช้เครื่องจักรไฮดรอลิกและเครื่องจักรกล

• การตีด้วยแรงดัน (การเคลื่อนที่แบบแปล): การใช้โรงรีด

• การตีขึ้นรูปด้วยแรงดัน (การผสมผสานระหว่างการเคลื่อนที่แบบแปลนและแบบหมุน): การตีแบบ Flospinning และการตีแบบวงโคจร

การตีขึ้นรูปเย็นคืออะไร?

เรียกอีกอย่างว่าการขึ้นรูปเย็น การตีขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใกล้อุณหภูมิห้อง แทนที่จะใช้อุณหภูมิที่สูงกว่า เช่น การตีขึ้นรูปร้อนและร้อน โดยวางชิ้นงานไว้ระหว่างแม่พิมพ์ 2 ชิ้น แล้วทุบแม่พิมพ์จนโลหะเข้ารูป เนื่องจากแรงเสียดทานที่เกิดจากกระบวนการ อุณหภูมิของโลหะที่ถูกตีขึ้นรูปจึงอาจสูงถึง 250° C หรือ 482° F การตีขึ้นรูปเย็นมีทั้งข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของการตีขึ้นรูปเย็น

เนื่องจากกระบวนการนี้เกิดขึ้นโดยไม่ได้ให้ความร้อนกับโลหะล่วงหน้า จึงมีข้อดีหลายประการ และมักใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ตัวอย่างเช่น มักจะประหยัดกว่ากระบวนการอื่นๆ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายไม่ต้องการการตกแต่งมากนัก (ถ้ามี) หลังจากนั้นจะเหลือวัสดุเหลือเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย เนื่องจากน้ำหนักสุทธิของโลหะดั้งเดิมจะใกล้เคียงกับน้ำหนักของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป นอกจากจะไม่มีวัสดุส่วนเกินแล้ว แม่พิมพ์ที่ใช้ในการตีขึ้นรูปเย็นยังมีอายุการใช้งานนานกว่ากระบวนการที่ร้อนกว่า ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนน้อยลง

ข้อดีอีกประการหนึ่งก็คือ แม้ว่าความเหนียวของโลหะจะลดลงในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูปเย็น แต่โลหะก็พบว่าทั้งผลผลิตและความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากไม่ได้รับความร้อน เม็ดโลหะจึงคงขนาดไว้และเปลี่ยนทิศทางให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชิ้นงาน ส่งผลให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น

ข้อเสียของการตีขึ้นรูปเย็น

ข้อเสียเปรียบหลักของการตีขึ้นรูปเย็นคือไม่สามารถใช้กับโลหะทุกชนิดได้ เนื่องจากบางประเภทมีแนวโน้มที่จะแตกหรือแตกหักในระหว่างกระบวนการมากกว่า ตัวอย่างเช่น แม้ว่าเหล็กบางชนิดสามารถหลอมได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่เหล็กประเภทที่มีปริมาณคาร์บอน.5% ขึ้นไปไม่สามารถทำได้

ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือการตีขึ้นรูปเย็นสามารถสร้างรูปทรงได้เพียงบางส่วนเท่านั้น รูปร่างเหล่านั้นมักจะเป็นรูปทรงพื้นฐานและผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก หากคุณกำลังมองหาชิ้นส่วนโลหะที่สั่งทำพิเศษ กระบวนการอื่นอาจจะได้ผลดีกว่าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่คุณต้องการ

แตกต่างจากการตีร้อนอย่างไร?

ความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่างการตีขึ้นรูปเย็นและร้อนคืออุณหภูมิ ต่างจากการตีขึ้นรูปเย็นที่เริ่มต้นที่หรือใกล้อุณหภูมิห้อง การตีขึ้นรูปร้อนเกิดขึ้นเมื่อโลหะถูกให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ โดยปกติแล้วจะเป็นอุณหภูมิที่สูงมาก เช่น เหล็กถูกให้ความร้อนที่ 1150°C หรือ 2202 °F และทองแดงผสมอยู่ที่ 700-800°C หรือ 1300-1470°F ซึ่งเท่ากับประมาณ 75% ของอุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิสูงเหล่านี้จำเป็นเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะแข็งตัวในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป ที่อุณหภูมิเหล่านี้ โลหะจะอยู่ในสถานะคล้ายพลาสติก ซึ่งในทางเทคนิคแล้วยังคงเป็นของแข็ง แต่มีความอ่อนตัวมากกว่ามาก

การตีขึ้นรูปร้อนมักทำผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการปั๊ม ซึ่งหมายความว่าโลหะที่ได้รับความร้อนจะถูกใส่ลงในเครื่องอัด จากนั้นจึงบีบระหว่างแม่พิมพ์กับเครื่องมือ

ข้อดีของการตีร้อน

เนื่องจากกระบวนการตีขึ้นรูปเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง โลหะพลาสติกจึงมีความเหนียวและขึ้นรูปได้ง่าย รูปร่างและการออกแบบที่ซับซ้อนสามารถสร้างขึ้นได้ในระหว่างการตีขึ้นรูปร้อน ซึ่งแตกต่างจากการตีขึ้นรูปเย็นซึ่งอาจเป็นเรื่องยากมาก หากคุณกำลังมองหาการผลิตชิ้นส่วนโลหะตามสั่ง การตีขึ้นรูปร้อนถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากมีสภาพอ่อนตัวได้ก่อนที่จะแข็งตัว วิธีนี้เหมาะสำหรับการสร้างรูปทรง 3 มิติและรูปทรงที่ซับซ้อน

ต่างจากการตีขึ้นรูปเย็นซึ่งบางครั้งต้องใช้ขั้นตอนพิเศษในการทำความร้อนด้านนอกของโลหะในภายหลังเพื่อให้มีคุณสมบัติที่เหมาะสม พื้นผิวของโลหะที่ตีขึ้นรูปด้วยอุณหภูมิสูงเหมาะสำหรับงานตกแต่งเกือบทุกประเภท

การตีขึ้นรูปด้วยความร้อนยังเหมาะสำหรับโลหะที่มีอัตราส่วนความสามารถในการขึ้นรูปสูง เนื่องจากความร้อนสูงจะไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโลหะ โลหะเหล่านี้สามารถขึ้นรูปได้ง่ายโดยไม่เห็นข้อบกพร่องใดๆ ในโลหะ ทำให้ทั้งแข็งแรงและเหนียว

ข้อเสียของการตีร้อน

ข้อเสียของการตีร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับการตีเย็นก็คือโลหะบางชนิดสามารถบิดเบี้ยวได้หากไม่ได้เฝ้าดูอย่างระมัดระวังเมื่อได้รับความร้อน ตีขึ้นรูป และหลังจากนั้นทำให้เย็นลง ซึ่งหมายความว่ามีความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำน้อยกว่าโลหะที่หลอมผ่านการขึ้นรูปเย็น

การตีขึ้นรูปร้อนมักจะมีราคาแพงกว่าการตีขึ้นรูปเย็น เนื่องจากต้องใช้ความร้อนในการเริ่มกระบวนการตีขึ้นรูป เช่นเดียวกับกระบวนการทำให้เย็นลงที่ป้องกันการบิดงอ การอบชุบด้วยความร้อนนี้ทำได้ดีที่สุดเมื่อใช้แบบอัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายล่วงหน้าเพิ่มเติมในการซื้อเครื่องมือ

ท้ายที่สุดแล้ว กระบวนการที่คุณเลือกจะขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่คุณต้องการและประเภทของโลหะที่คุณจะใช้ วิธีการตีขึ้นรูปทั้งสองวิธีเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเสริมความแข็งแกร่งและขึ้นรูปชิ้นงานโลหะของคุณให้เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่คุณต้องการ