Rèn nguội là gì - Quy trình rèn nguội, vật liệu, công dụng, ưu điểm và nhược điểm

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô, xe máy và máy công cụ đã tạo động lực cho sự phát triển rèn nguội như một kỹ thuật truyền thống. Chỉ riêng nhu cầu về các bộ phận rèn trong ngành công nghiệp ô tô đã vượt quá 10 triệu tấn. Sự phát triển của công nghệ rèn nguội chủ yếu là để phát triển các sản phẩm có giá trị gia tăng cao và giảm chi phí sản xuất, đồng thời thâm nhập hoặc thay thế các quá trình cắt, luyện kim bột, đúc, rèn nóng và tạo hình kim loại tấm. Nó cũng có thể hình thành các quy trình tổng hợp bằng cách kết hợp với các quy trình này. Vì quá trình rèn nguội được thực hiện ở nhiệt độ gần phòng nên một số vật liệu phù hợp nhất để rèn nguội và một số vật liệu không thể gia công. Bài viết này sẽ giới thiệu các vật liệu có khả năng tương thích tốt với rèn nguội và các nghiên cứu điển hình giải quyết các vấn đề liên quan đến vật liệu.

Rèn nguội T là gì công nghệ ?

Rèn nguội đề cập đến một phương pháp tạo hình để định hình vật liệu kim loại (kim loại) bằng cách tạo áp suất mà không dùng nhiệt, giữ chúng ở nhiệt độ phòng. Vì nó tận dụng tính dẻo của kim loại nên nó còn được gọi là “tạo hình nhựa”.

Công nghệ rèn nguội định hình vật liệu bằng cách làm biến dạng chúng nên hầu như không tạo ra phế liệu kim loại (phế liệu kim loại) trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, do vật liệu được xử lý ở nhiệt độ phòng mà không cần gia nhiệt nên độ chính xác về kích thước là tốt và ngay cả những hình dạng khó phức tạp cũng có thể được xử lý ở tốc độ cao khoảng 100 mảnh mỗi phút.

Công nghệ rèn nguội có hiệu quả sử dụng vật liệu cao và cho phép xử lý với độ chính xác cao và tốc độ cao nên được cho là công nghệ xử lý “thân thiện với môi trường và hợp lý”.

Ưu điểm của rèn nguội:

• Hiệu suất sử dụng vật liệu cao – Với công nghệ rèn nguội, định hình vật liệu bằng cách làm biến dạng chúng, quá trình xử lý thường được thực hiện bằng cách sử dụng lượng vật liệu tương đương với trọng lượng thành phẩm. Điều này cho phép hiệu quả sử dụng vật liệu cao và giảm đáng kể chi phí vật liệu.

• Có thể sản xuất tốc độ cao – Công nghệ rèn nguội cho phép sản xuất tốc độ cao khoảng 100 chiếc mỗi phút. Vì quá trình xử lý được thực hiện ở nhiệt độ phòng mà không làm nóng kim loại, nên các biến thể về kích thước là nhỏ và thậm chí có thể xử lý được các hình dạng phức tạp, khó.

• Cải thiện tính chất cơ học – Thiết kế quy trình xem xét các dòng sợi cho phép sản xuất các bộ phận có độ bền và khả năng chống mài mòn vượt trội.

• Hiệu quả trong việc giảm chi phí bộ phận – Khi các điều kiện sản xuất như độ chính xác yêu cầu và kích thước lô phù hợp, công nghệ rèn nguội có hiệu suất vật liệu cao và cho phép xử lý tốc độ cao có khả năng giảm đáng kể chi phí bộ phận trong sản xuất hàng loạt.

Nhược điểm của rèn nguội:

• Cần có khuôn (chi phí ban đầu và thời gian sản xuất khuôn là bắt buộc)

• Cần một khoảng thời gian (chi phí) nhất định cho công việc thiết lập trong quy trình → Không phù hợp với các lô nhỏ

• Cần có bí quyết cho quy trình và thiết kế khuôn, đồng thời mức độ khó cao

• Một số hạn chế xử lý khi hoàn thiện như bán kính góc

Rèn nguội hoạt động như thế nào?

Rèn nguội là một quá trình tạo hình kim loại được tiến hành ở nhiệt độ phòng, thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ kết tinh lại của kim loại liên quan. Không giống như rèn nóng, trong đó kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao, rèn nguội liên quan đến sự biến dạng dẻo của kim loại ở điều kiện môi trường xung quanh. Phương pháp này thường mang lại bề mặt hoàn thiện vượt trội, tăng độ bền do làm cứng và độ chính xác kích thước cao hơn.

Dưới đây là tổng quan về cách rèn nguội thường hoạt động:

1. Lựa chọn vật liệu

Bước đầu tiên là chọn vật liệu phù hợp có thể chịu được ứng suất của quá trình rèn nguội, điển hình là các kim loại như thép, nhôm và đồng.

2. Bôi trơn

Trước khi rèn, phôi thường được bôi trơn để giảm ma sát và mài mòn trên khuôn và tạo điều kiện thuận lợi cho dòng chảy của vật liệu.

3. Khuôn và dụng cụ

Khuôn tùy chỉnh định hình phôi được tạo ra. Những khuôn này phải được làm từ vật liệu cứng hơn phôi để chịu được áp lực của quá trình rèn nguội.

4. Quá trình rèn

Phôi kim loại được đặt giữa các khuôn.

Một máy ép, thường là máy ép cơ khí hoặc thủy lực, tác dụng một lực tác động nhanh và mạnh lên phôi, làm cho phôi bị biến dạng và có hình dạng của các khoang khuôn.

Có thể cần nhiều thao tác rèn, tùy thuộc vào độ phức tạp của bộ phận. Điều này có thể bao gồm nhiều giai đoạn ép khác nhau với các bộ khuôn khác nhau.

5. Cắt tỉa và hoàn thiện

Bất kỳ vật liệu dư thừa nào, chẳng hạn như đèn flash được tạo ra trong quá trình rèn, sẽ bị cắt bỏ.

Các quy trình hoàn thiện bổ sung như phun bi, làm sạch hoặc xử lý nhiệt (để giảm căng thẳng) có thể được áp dụng.

Các loại quy trình rèn nguội
Có các loại quy trình rèn nguội quay và chuyển động qua lại, và quy trình loại chuyển động qua lại do công ty chúng tôi thực hiện được giới thiệu ở đây. Các kỹ thuật rèn phổ biến bao gồm rèn tự do, đúc, ép đùn, v.v. Sau đây chúng tôi giải thích nội dung và đặc điểm của từng kỹ thuật rèn:

Rèn đúc tiền:
Một phương pháp xử lý tạo hình vật liệu thành hình dạng có đường kính lớn hơn ban đầu bằng cách nghiền vật liệu bên trong khoang khuôn mở ở trung tâm. Trong rèn đúc, rất khó để tạo ra các hình dạng phức tạp vì chu vi bên ngoài không bị hạn chế nên nó được sử dụng cho các trường hợp đơn giản như làm tròn một thanh thành hình đĩa. Nếu tỷ lệ đúc quá lớn, các vấn đề như phôi bay ra ngoài có thể xảy ra và cần phải thực hiện nhiều bước. Nói chung, tỷ lệ đúc 85% trở xuống là nguyên tắc và các quy trình cần được chia nếu vượt quá, yêu cầu thêm khuôn.

Đùn ngược:
Một phương pháp xử lý di chuyển vật liệu theo hướng ngược lại với hướng đột. Vật liệu được ép đùn (xử lý) theo hướng ngược lại (lùi) so với hướng định hình chày.

Đùn về phía trước:
Một phương pháp xử lý làm giảm đường kính vật liệu bằng cách đẩy vật liệu vào khuôn nhỏ hơn, dẫn đến giảm diện tích mặt cắt ngang. Việc tạo hình các vật liệu có độ cứng cao như thép không gỉ có thể khó khăn.

Rèn khuôn:
Hình dạng mong muốn được xử lý thành khuôn. Việc tạo hình được thực hiện bằng cách đặt phôi và rèn nó để có hình dạng khuôn. Khối lượng vật liệu được làm lớn hơn một chút để lấp đầy toàn bộ khoang khuôn và vật liệu dư thừa gọi là chớp nhoáng sẽ xuất hiện ở bên ngoài hình dạng hoàn thiện, vật liệu này sẽ bị loại bỏ trong các quy trình tiếp theo. Hình dạng rèn khuôn kín không có đèn flash.

Rèn đóng cửa:
Phôi được đặt vào khoang khuôn, sau đó được đóng lại để tạo hình khuôn. Các chày trên và dưới tiếp tục dịch chuyển vật liệu để tạo thành hình dạng hoàn thiện.

Vật liệu nào phù hợp nhất để rèn nguội?

Vì rèn nguội sử dụng tính dẻo ở nhiệt độ phòng hoặc gần nhiệt độ phòng nên vật liệu cần phải có đặc tính làm cứng thấp và mức độ biến dạng nhất định. Do đó, các vật liệu không dẻo như thủy tinh không được sử dụng để rèn nguội.

Xem xét những điều trên, vật liệu phù hợp để rèn nguội bao gồm:

Sắt: Có thể được xử lý bằng cách rèn, vẽ, cán ở nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng, và được đa dạng hóa hơn nữa bằng các phương pháp xử lý nhiệt như làm cứng và ủ. Cũng được sử dụng trong các hợp kim như thép không gỉ và mang lại tính linh hoạt cao. Sắt được chế biến thành nhiều phần khác nhau. Sở dĩ sắt được gia công uốn cong không chỉ vì độ cứng, độ đàn hồi mang lại giá trị tối ưu cho quá trình gia công uốn mà còn vì giá thành rẻ nên phù hợp với những đơn hàng có quy mô lớn. Việc xử lý bề mặt sau khi gia công cũng có thể được thực hiện bằng nhiều cách nên có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và sắt cũng được sử dụng làm vật liệu được xử lý trong quá trình rèn nguội.

Thép không gỉ: Thép hợp kim chứa trên 10,5% crom và dưới 1,2% cacbon. Crom tạo thành một lớp màng thụ động bảo vệ bề mặt cơ thể. Vì vậy, các sản phẩm làm bằng thép không gỉ có tuổi thọ cao vì ngăn chặn được sự ăn mòn.

Đồng và đồng thau: Đồng có tính dẫn nhiệt tuyệt vời và được sử dụng trong dụng cụ nấu nướng, ống dẫn nhiệt và làm chất dẫn điện trong các thiết bị điện tử. Nó cũng tạo thành một lớp màng bảo vệ bề mặt khi tiếp xúc với không khí. Tuy nhiên, sức mạnh lớn nhất của nó là khả năng xử lý tuyệt vời. Đồng mềm và dẻo. Nó được sử dụng rộng rãi trong dây đồng, ống và nồi vì dễ chế biến. Đây là một trong những lý do nó phù hợp cho quá trình uốn và kéo thông qua máy ép rèn nguội.

Nhôm: Mặc dù nhôm có độ bền kéo thấp hơn ở dạng nguyên chất nhưng độ bền của nó có thể tăng lên bằng cách thêm các hợp kim như magiê, mangan, đồng, silicon, kẽm, v.v. hoặc thông qua các quá trình như cán hoặc xử lý nhiệt. Nó được coi là thích hợp cho việc rèn nguội do tính dẻo và khả năng tạo thành nhiều hình dạng khác nhau một cách dễ dàng.

Các bộ phận rèn nguội cũng có đặc tính là độ chính xác kích thước cao hơn trong quá trình tạo hình so với các bộ phận rèn khác. Hơn nữa, điều kiện bề mặt tốt hơn so với rèn nóng hoặc ấm, vì vậy công việc hoàn thiện có thể không cần thiết trong một số trường hợp. Các sản phẩm lớn hoặc vật liệu có độ bền cao có thể được rèn nguội một cách chính xác thông qua các phương pháp xử lý ủ hoặc bôi trơn trung gian.

Rèn nguội được sử dụng cho những sản phẩm nào?

Rèn nguội được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm trong các ngành công nghiệp khác nhau. Quá trình này đặc biệt phù hợp để sản xuất khối lượng lớn các bộ phận đòi hỏi độ chính xác và độ bền cao. Dưới đây là một số sản phẩm phổ biến được thực hiện thông qua rèn nguội:

Các thành phần của ô tô

Chốt và Ốc vít: Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và có thể được chế tạo chính xác thông qua rèn nguội.

Bánh răng: Các bánh răng có độ chính xác cao dành cho hộp số và hệ thống truyền động được hưởng lợi từ độ bền được cải thiện nhờ quá trình làm cứng.

Trục: Rèn nguội có thể tạo ra các trục chắc chắn, chính xác để sử dụng trong các ứng dụng ô tô khác nhau.

Đùm bánh xe: Đùm bánh xe được rèn nguội có độ bền và độ chính xác cần thiết cho ngành công nghiệp ô tô.

Các cuộc đua vòng bi: Độ chính xác cao và bề mặt nhẵn là rất quan trọng đối với các cuộc đua vòng bi, điều này có thể đạt được thông qua rèn nguội.

Điện và điện tử

Đầu nối: Đầu nối điện được hưởng lợi từ tính dẫn điện tốt và kích thước chính xác mà việc rèn nguội có thể mang lại.

Thiết bị đầu cuối: Thiết bị đầu cuối yêu cầu hình dạng chính xác và đặc tính vật liệu tốt mà việc rèn nguội có thể đạt được mà không cần gia công thêm.

Phần cứng xây dựng và xây dựng

Đinh và Đinh tán: Đây là những bộ phận đơn giản thường được sản xuất với số lượng lớn thông qua rèn nguội.

Bu lông và đai ốc: Ren có thể được tạo hình nguội để tạo ra biên dạng ren chắc chắn hơn với khả năng chống mỏi tốt hơn.

Công cụ và phần cứng

Cờ lê và cờ lê: Các công cụ yêu cầu hình dạng cụ thể và độ bền cao thường được chế tạo thông qua rèn nguội.

Các thành phần của dụng cụ cầm tay: Các thành phần khác nhau của dụng cụ cầm tay, như ổ cắm, có thể được chế tạo bằng phương pháp rèn nguội.

Linh kiện hàng không vũ trụ

Chốt và Chốt: Các ốc vít cấp hàng không vũ trụ phải chịu được tải trọng cao thường được chế tạo bằng phương pháp rèn nguội để đảm bảo độ bền và độ chính xác.

Các bộ phận của thiết bị hạ cánh: Một số bộ phận của hệ thống thiết bị hạ cánh có thể được rèn nguội để đạt được độ bền và dung sai cần thiết.

Hàng tiêu dùng

Linh kiện đồng hồ: Các linh kiện nhỏ, chính xác trong đồng hồ có thể được chế tạo bằng phương pháp rèn nguội.

Đồ dùng nhà bếp: Các vật dụng như dao hoặc tay cầm dụng cụ đòi hỏi độ bền và độ hoàn thiện nhất định có thể được sản xuất thông qua rèn nguội.

Các thiết bị y tế

Bộ phận cấy ghép: Một số bộ phận cấy ghép y tế có thể được rèn nguội để hưởng lợi từ các đặc tính vật liệu và độ chính xác mà quy trình mang lại.

Dụng cụ phẫu thuật: Những dụng cụ dùng trong phẫu thuật đòi hỏi độ chính xác và độ bền cao có thể được chế tạo thông qua rèn nguội.

Việc lựa chọn rèn nguội làm quy trình sản xuất phụ thuộc vào các đặc tính vật liệu cần thiết, hình dạng bộ phận và tính kinh tế của sản xuất. Do độ bền cao, bề mặt hoàn thiện tốt và độ chính xác về kích thước mà nó mang lại, rèn nguội là một quy trình hấp dẫn để sản xuất nhiều loại linh kiện bền và quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp.