การตีขึ้นรูปเย็นคืออะไร – กระบวนการตีขึ้นรูปเย็น วัสดุ การใช้ ข้อดี และข้อเสีย

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์ รถจักรยานยนต์ และเครื่องมือกลได้ให้แรงผลักดันในการพัฒนาการตีขึ้นรูปเย็นซึ่งเป็นเทคนิคแบบดั้งเดิม ความต้องการชิ้นส่วนปลอมแปลงในอุตสาหกรรมยานยนต์เพียงอย่างเดียวมีมากกว่า 10 ล้านตัน การพัฒนาเทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็นมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงและลดต้นทุนการผลิต และในขณะเดียวกัน ก็ยังแทรกซึมหรือเข้ามาแทนที่กระบวนการตัด โลหะผสมผง การหล่อ การตีขึ้นรูปร้อน และกระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น นอกจากนี้ยังสามารถสร้างกระบวนการคอมโพสิตโดยการรวมกับกระบวนการเหล่านี้ เนื่องจากการตีขึ้นรูปเย็นจะดำเนินการที่อุณหภูมิใกล้ห้อง วัสดุบางชนิดจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการตีขึ้นรูปเย็น และบางชนิดไม่สามารถแปรรูปได้ บทความนี้จะแนะนำวัสดุที่เข้ากันได้ดีกับการตีเย็นและกรณีศึกษาในการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวัสดุ

Cold Forging T. คืออะไร เทคโนโลยี -

การตีขึ้นรูปเย็นหมายถึงวิธีการขึ้นรูปที่สร้างรูปร่างของวัสดุโลหะ (โลหะ) โดยใช้แรงดันโดยไม่ใช้ความร้อน และคงไว้ที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากใช้ความเป็นพลาสติกของโลหะ จึงถูกเรียกว่า "การขึ้นรูปพลาสติก"

เทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็นจะสร้างรูปร่างให้กับวัสดุโดยการเปลี่ยนรูป ดังนั้นจึงแทบไม่มีเศษโลหะ (เศษโลหะ) เกิดขึ้นในระหว่างการผลิต นอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุได้รับการประมวลผลที่อุณหภูมิห้องโดยไม่ใช้ความร้อน ความแม่นยำของขนาดจึงดี และแม้แต่รูปร่างที่ซับซ้อนที่ซับซ้อนก็สามารถประมวลผลด้วยความเร็วสูงประมาณ 100 ชิ้นต่อนาที

เทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็นมีประสิทธิภาพการใช้วัสดุสูง และช่วยให้มีความแม่นยำสูงและประมวลผลด้วยความเร็วสูง ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่ "เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีเหตุผล"

ข้อดีของการตีขึ้นรูปเย็น:

• ประสิทธิภาพการใช้วัสดุสูง – ด้วยเทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็น ซึ่งเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุโดยการเปลี่ยนรูป โดยทั่วไปการประมวลผลจะดำเนินการโดยใช้ปริมาณวัสดุที่เทียบเท่ากับน้ำหนักของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ช่วยให้เกิดประสิทธิภาพการใช้วัสดุสูงและลดต้นทุนวัสดุได้อย่างมาก

• การผลิตด้วยความเร็วสูงเป็นไปได้ – เทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็นช่วยให้สามารถผลิตด้วยความเร็วสูงประมาณ 100 ชิ้นต่อนาที เนื่องจากการแปรรูปเสร็จสิ้นที่อุณหภูมิห้องโดยไม่ต้องให้ความร้อนกับโลหะ ความแปรผันของมิติจึงมีน้อย และแม้แต่รูปร่างที่ซับซ้อนและยากก็สามารถแปรรูปได้

• ปรับปรุงคุณสมบัติทางกล – การออกแบบกระบวนการโดยพิจารณาจากเส้นการไหลของไฟเบอร์ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแกร่งและทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่า

• มีประสิทธิภาพในการลดต้นทุนชิ้นส่วน – เมื่อเงื่อนไขการผลิต เช่น ความแม่นยำที่ต้องการและขนาดล็อตตรงกัน เทคโนโลยีการตีขึ้นรูปเย็นซึ่งมีประสิทธิภาพด้านวัสดุสูงและช่วยให้สามารถประมวลผลด้วยความเร็วสูงได้ มีศักยภาพในการลดต้นทุนชิ้นส่วนในการผลิตจำนวนมากได้อย่างมาก

ข้อเสียของการตีขึ้นรูปเย็น:

• จำเป็นต้องมีแม่พิมพ์ (ต้องมีต้นทุนเริ่มต้นและระยะเวลาในการผลิตแม่พิมพ์)

• ต้องใช้เวลา (ต้นทุน) ที่แน่นอนสำหรับงานการตั้งค่าในกระบวนการ → ไม่เหมาะสำหรับล็อตขนาดเล็ก

• ความรู้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการและการออกแบบแม่พิมพ์ และมีระดับความยากสูง

• ข้อจำกัดในการประมวลผลบางประการเกี่ยวกับการตกแต่ง เช่น รัศมีมุม

การตีขึ้นรูปเย็นทำงานอย่างไร?

การตีขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะที่ดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะที่เกี่ยวข้องอย่างมาก การตีขึ้นรูปเย็นแตกต่างจากการตีขึ้นรูปร้อนซึ่งโลหะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง การตีขึ้นรูปเย็นเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปพลาสติกของโลหะในสภาวะแวดล้อม วิธีการนี้มักส่งผลให้ได้ผิวสำเร็จที่เหนือกว่า เพิ่มความแข็งแรงเนื่องจากการชุบแข็งของชิ้นงาน และความแม่นยำของขนาดที่สูงขึ้น

ภาพรวมการทำงานของการตีขึ้นรูปเย็นโดยทั่วไปมีดังนี้:

1. การเลือกใช้วัสดุ

ขั้นตอนแรกคือการเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สามารถทนทานต่อความเค้นของการตีขึ้นรูปเย็น โดยทั่วไปจะเป็นโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม และทองแดง

2. การหล่อลื่น

ก่อนที่จะทำการตีขึ้นรูป ชิ้นงานมักจะได้รับการหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอบนแม่พิมพ์ และเพื่อความสะดวกในการไหลของวัสดุ

3. แม่พิมพ์และเครื่องมือ

มีการสร้างแม่พิมพ์แบบกำหนดเองที่สร้างรูปร่างให้กับชิ้นงาน แม่พิมพ์เหล่านี้จะต้องทำจากวัสดุที่แข็งกว่าชิ้นงานเพื่อทนต่อแรงกดดันของการตีขึ้นรูปเย็น

4. กระบวนการตีขึ้นรูป

ชิ้นงานโลหะวางอยู่ระหว่างแม่พิมพ์

การกด ซึ่งโดยปกติจะเป็นการกดแบบกลไกหรือแบบไฮดรอลิก จะใช้การกดอย่างรวดเร็วและรุนแรงกับชิ้นงาน ส่งผลให้ชิ้นงานเสียรูปและคงรูปร่างของโพรงแม่พิมพ์

อาจจำเป็นต้องมีการตีขึ้นรูปหลายครั้ง ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของชิ้นส่วน ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการกดหลายขั้นตอนโดยใช้ชุดแม่พิมพ์ที่แตกต่างกัน

5. การตัดแต่งและการตกแต่ง

วัสดุส่วนเกินใดๆ เช่น แฟลชที่สร้างขึ้นระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป จะถูกตัดออก

อาจมีการใช้กระบวนการตกแต่งขั้นสุดท้ายเพิ่มเติม เช่น การพ่นทราย การทำความสะอาด หรือการบำบัดความร้อน (เพื่อบรรเทาความเครียด)

ประเภทของกระบวนการตีขึ้นรูปเย็น
มีกระบวนการตีขึ้นรูปแบบเย็นทั้งแบบหมุนและแบบลูกสูบ และเราจะแนะนำกระบวนการแบบลูกสูบที่ดำเนินการโดยบริษัทของเราที่นี่ เทคนิคการตีขึ้นรูปทั่วไป ได้แก่ การตีขึ้นรูปแบบอิสระ การสร้างเหรียญ การอัดขึ้นรูป ฯลฯ เราจะอธิบายเนื้อหาและลักษณะของเทคนิคการตีขึ้นรูปแต่ละแบบดังนี้:

การตีเหรียญกษาปณ์:
วิธีการประมวลผลที่สร้างวัสดุให้เป็นรูปทรงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าของเดิมโดยการบดวัสดุภายในโพรงแม่พิมพ์ที่เปิดอยู่ตรงกลาง ในการตีเหรียญกษาปณ์ การสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนเป็นเรื่องยากเนื่องจากเส้นรอบวงด้านนอกไม่ถูกจำกัด ดังนั้นจึงใช้ในกรณีง่ายๆ เช่น การปัดเศษแท่งให้เป็นรูปทรงจาน หากอัตราส่วนการหยอดเหรียญสูงเกินไป อาจเกิดปัญหา เช่น ชิ้นงานกระเด็นออกมา ซึ่งต้องใช้หลายขั้นตอน โดยทั่วไป อัตราส่วนการหยอดเหรียญ 85% หรือน้อยกว่านั้นเป็นแนวทาง และกระบวนการจะต้องถูกแบ่งออกหากเกินนั้น โดยต้องมีแม่พิมพ์เพิ่มเติม

การอัดขึ้นรูปย้อนกลับ:
วิธีการประมวลผลที่เคลื่อนย้ายวัสดุไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการเจาะ วัสดุถูกอัดขึ้นรูป (ผ่านกระบวนการ) ในทิศทางย้อนกลับ (ย้อนกลับ) โดยสัมพันธ์กับทิศทางการสร้างหมัด

การอัดรีดไปข้างหน้า:
วิธีการประมวลผลที่ลดเส้นผ่านศูนย์กลางของวัสดุโดยการกดลงในแม่พิมพ์ที่มีขนาดเล็กลง ส่งผลให้พื้นที่หน้าตัดลดลง การสร้างวัสดุที่มีความแข็งสูง เช่น สแตนเลส อาจเป็นเรื่องยาก

การตีขึ้นรูป:
รูปร่างที่ต้องการจะถูกประมวลผลเป็นแม่พิมพ์ การขึ้นรูปทำได้โดยการวางชิ้นงานแล้วตีให้เป็นรูปทรงแม่พิมพ์ ปริมาตรของวัสดุจะถูกทำให้ใหญ่ขึ้นเล็กน้อยเพื่อเติมเต็มช่องแม่พิมพ์ทั้งหมด และวัสดุส่วนเกินที่เรียกว่าแฟลชจะส่งผลที่ด้านนอกของรูปร่างที่เสร็จแล้ว ซึ่งจะถูกเอาออกในกระบวนการต่อๆ ไป การตีขึ้นรูปแบบปิดโดยไม่ใช้แฟลช

ปิดการปลอม:
ชิ้นงานถูกติดตั้งไว้ในช่องแม่พิมพ์ ซึ่งปิดแล้วเพื่อให้ได้รูปทรงแม่พิมพ์ การเจาะบนและล่างจะไล่วัสดุออกไปอีกเพื่อสร้างรูปร่างที่เสร็จสมบูรณ์อย่างสมบูรณ์

วัสดุใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตีขึ้นรูปเย็น?

เนื่องจากการตีขึ้นรูปเย็นใช้ความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิห้องหรือใกล้อุณหภูมิห้อง วัสดุจึงต้องมีลักษณะการชุบแข็งในการทำงานต่ำและมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปได้ในระดับหนึ่ง ดังนั้นจึงไม่ใช้วัสดุที่ไม่ใช่พลาสติก เช่น แก้ว สำหรับการตีขึ้นรูปเย็น

เมื่อพิจารณาตามข้างต้นแล้ว วัสดุที่เหมาะสำหรับการตีขึ้นรูปเย็น ได้แก่:

เหล็ก: สามารถแปรรูปได้โดยการปลอม การดึง การรีดที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิห้อง และความหลากหลายเพิ่มเติมโดยการบำบัดด้วยความร้อน เช่น การชุบแข็งและการอบคืนตัว นอกจากนี้ยังใช้ในโลหะผสม เช่น สเตนเลส และมีความอเนกประสงค์สูง เหล็กถูกแปรรูปเป็นชิ้นส่วนต่างๆ เหตุผลที่เหล็กถูกแปรรูปไม่เพียงเพราะความแข็งและความยืดหยุ่นของเหล็กมีค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการดัดงอเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะราคาที่ต่ำ จึงเหมาะสำหรับการสั่งซื้อจำนวนมาก การรักษาพื้นผิวหลังจากการแปรรูปสามารถทำได้หลายวิธี จึงสามารถนำไปใช้ในสาขาต่างๆ มากมาย และเหล็กยังถูกนำมาใช้เป็นวัสดุที่แปรรูปในการตีขึ้นรูปเย็นอีกด้วย

สแตนเลส: เหล็กโลหะผสมที่มีโครเมียมมากกว่า 10.5% และคาร์บอนต่ำกว่า 1.2% โครเมียมสร้างฟิล์มเฉื่อยที่ช่วยปกป้องพื้นผิวของร่างกาย ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ทำจากสแตนเลสจึงมีอายุการใช้งานยาวนานเนื่องจากป้องกันการกัดกร่อน

ทองแดงและทองเหลือง: ทองแดงมีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม และใช้ในเครื่องครัว ท่อความร้อน และเป็นตัวนำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังสร้างฟิล์มป้องกันพื้นผิวเมื่อสัมผัสกับอากาศ อย่างไรก็ตาม จุดแข็งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมันคือความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม ทองแดงมีความอ่อนและเหนียว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในลวดทองแดง ท่อ และหม้อ เนื่องจากการแปรรูปเป็นเรื่องง่าย นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่เหมาะสำหรับการดัดและกระบวนการขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปเย็น

อลูมิเนียม: แม้ว่าอลูมิเนียมจะมีความต้านทานแรงดึงต่ำกว่าในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่ความแข็งแรงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเติมโลหะผสม เช่น แมกนีเซียม แมงกานีส ทองแดง ซิลิคอน สังกะสี ฯลฯ หรือผ่านกระบวนการ เช่น การรีดหรือการอบชุบด้วยความร้อน ถือว่าเหมาะสำหรับการตีขึ้นรูปเย็นเนื่องจากมีความเป็นพลาสติกและสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย

ชิ้นส่วนปลอมแปลงเย็นยังมีคุณลักษณะของความแม่นยำของมิติที่สูงกว่าในระหว่างการขึ้นรูปเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนปลอมแปลงอื่นๆ นอกจากนี้สภาพพื้นผิวยังดีกว่าการตีแบบร้อนหรือแบบอุ่น ดังนั้นในบางกรณีอาจไม่จำเป็นต้องมีการตกแต่งขั้นสุดท้าย ผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่หรือวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงสามารถหลอมขึ้นรูปเย็นได้อย่างแม่นยำผ่านการอบอ่อนหรือการหล่อลื่นขั้นกลาง

Cold Forging ใช้กับผลิตภัณฑ์อะไรบ้าง?

การตีขึ้นรูปเย็นถูกนำมาใช้เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ กระบวนการนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนปริมาณมากที่ต้องการความแม่นยำและความแข็งแรงสูง ต่อไปนี้เป็นผลิตภัณฑ์ทั่วไปบางส่วนที่ผลิตผ่านการตีขึ้นรูปเย็น:

ส่วนประกอบยานยนต์

ตัวยึดและสกรู: สิ่งเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ และสามารถผลิตได้อย่างแม่นยำผ่านการตีขึ้นรูปเย็น

เกียร์: เกียร์ที่มีความแม่นยำสูงสำหรับระบบส่งกำลังและระบบขับเคลื่อนได้รับประโยชน์จากความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการแข็งตัวของงาน

เพลา: การตีขึ้นรูปเย็นสามารถสร้างเพลาที่แข็งแกร่งและแม่นยำสำหรับใช้ในงานยานยนต์ต่างๆ

ดุมล้อ: ดุมล้อฟอร์จเย็นมีความแข็งแกร่งและความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์

การแข่งขันแบริ่ง: ความแม่นยำสูงและพื้นผิวเรียบเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแข่งขันแบริ่ง ซึ่งสามารถทำได้โดยการตีขึ้นรูปเย็น

ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

ตัวเชื่อมต่อ: ตัวเชื่อมต่อไฟฟ้าได้รับประโยชน์จากการนำไฟฟ้าที่ดีและขนาดที่แม่นยำซึ่งสามารถให้ได้

เทอร์มินอล: เทอร์มินอลต้องการรูปทรงที่แม่นยำและคุณสมบัติของวัสดุที่ดี ซึ่งสามารถทำการทุบขึ้นรูปเย็นได้โดยไม่ต้องตัดเฉือนเพิ่มเติม

อุปกรณ์ก่อสร้างและอาคาร

ตะปูและหมุดย้ำ: ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนง่ายๆ ที่มักผลิตในปริมาณมากโดยการตีขึ้นรูปเย็น

โบลท์และน๊อต: เกลียวสามารถขึ้นรูปเย็นเพื่อสร้างโปรไฟล์เกลียวที่แข็งแรงขึ้นและทนทานต่อความล้าได้ดีขึ้น

เครื่องมือและฮาร์ดแวร์

ประแจและประแจ: เครื่องมือที่ต้องการรูปทรงเฉพาะและมีความทนทานสูงมักทำโดยการตีขึ้นรูปเย็น

ส่วนประกอบเครื่องมือช่าง: ส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องมือช่าง เช่น ลูกบ๊อกซ์ สามารถผลิตได้ด้วยการตีขึ้นรูปเย็น

ส่วนประกอบการบินและอวกาศ

ตัวยึดและหมุด: ตัวยึดเกรดการบินและอวกาศที่ต้องทนต่อการรับน้ำหนักสูง มักทำโดยใช้การตีขึ้นรูปเย็นเพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่งและความแม่นยำ

ส่วนประกอบล้อลงจอด: บางส่วนของระบบล้อลงจอดสามารถหล่อเย็นเพื่อให้ได้ความแข็งแรงและความทนทานตามที่ต้องการ

เครื่องอุปโภคบริโภค

ส่วนประกอบของนาฬิกา: ส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กและแม่นยำในนาฬิกาสามารถทำได้โดยใช้การตีขึ้นรูปเย็น

เครื่องครัว: รายการต่างๆ เช่น มีดหรือที่จับอุปกรณ์ที่ต้องมีความแข็งแรงทนทานสามารถผลิตได้โดยการตีขึ้นรูปเย็น

อุปกรณ์ทางการแพทย์

การปลูกถ่าย: การปลูกถ่ายทางการแพทย์บางชนิดสามารถปลอมแปลงด้วยความเย็นได้เพื่อให้ได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติของวัสดุและความแม่นยำของกระบวนการ

เครื่องมือผ่าตัด: เครื่องมือที่ใช้ในการผ่าตัดที่ต้องการความแม่นยำและความแข็งแกร่งสามารถทำได้โดยการตีขึ้นรูปเย็น

ทางเลือกของการตีขึ้นรูปเย็นเป็นกระบวนการผลิตขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่ต้องการ รูปทรงของชิ้นส่วน และความประหยัดของการผลิต เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ผิวสำเร็จที่ดี และความแม่นยำของมิติ การตีขึ้นรูปเย็นจึงเป็นกระบวนการที่น่าสนใจสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ทนทานและมีความสำคัญหลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ