Rangkuman Cold Heading Membentuk Pengetahuan, Cepat Singkirkan!

Pos dingin (ekstrusi) termasuk dalam pemrosesan tekanan logam dan merupakan salah satu proses pemrosesan tekanan logam non-pemotongan.

Dalam produksi, di bawah suhu normal, gaya eksternal diterapkan pada logam untuk membentuknya dalam cetakan yang telah ditentukan. Cara ini biasa disebut cold heading (extrusion).

Dalam proses pembentukan pengencang, teknologi cold heading (ekstrusi) merupakan teknologi pemrosesan utama. Teknologi cold heading paling cocok untuk diproduksibaut, sekrup, mur dan paku keling.

Hari ini, Xiao Bian memperkenalkan konsep dasar cold heading, sejarah perkembangan ekstrusi dingin, kelebihan dan kekurangan cold heading, dan perbandingan cold heading, hot heading dan warm heading.

Konsep dasar dari cold heading

Cold heading (ekstrusi) adalah bagian penting dari teknologi pembentuk volume plastik presisi. Ekstrusi dingin mengacu pada menempatkan logam kosong ke dalam rongga cetakan di bawah keadaan dingin, memaksa bahan logam untuk menghasilkan aliran plastik di bawah aksi tekanan kuat dan kecepatan tertentu, untuk mendapatkan bentuk, ukuran, dan sifat mekanik tertentu dari bagian ekstrusi yang diperlukan. .

Jelas, proses ekstrusi dingin bergantung pada cetakan untuk mengontrol aliran logam, dan bergantung pada transfer besar-besaran volume logam untuk membentuk bagian.

Faktanya, pembentukan pengikat apa pun dapat direalisasikan tidak hanya dengan pos dingin, tetapi juga dengan ekstrusi maju dan mundur, ekstrusi majemuk, meninju, menggulung, dan metode deformasi lainnya selain deformasi yang mengganggu.

Oleh karena itu, istilah “cold heading” dalam produksi hanyalah istilah biasa. Lebih khusus lagi, ini harus disebut "cold heading (extrusion)".

Sejarah perkembangan ekstrusi dingin modern

Teknologi ekstrusi dingin modern dimulai pada akhir abad ke-18. Prancis memulai ekstrusi dingin dengan mengekstrusi timah dari lubang kecil menjadi peluru selama Revolusi Prancis.

Pada tahun 1830, beberapa orang di Prancis mulai menggunakan pengepres mekanis untuk menghasilkan tabung timbal dan timah dengan ekstrusi terbalik.

Pada tahun 1906, untuk memproduksi kancing setelan kuningan di Amerika Serikat, seseorang telah memperoleh hak paten dari cangkir berongga kosong dari ekstrusi depan.

Metode Hooker, yang dipatenkan oleh orang Amerika pada tahun 1909, adalah metode ekstrusi pukulan ke depan. Arah aliran logam sama dengan arah ekstrusi meninju. Itu dikembangkan setelah paten 1906 dibeli. Cangkir kosong dalam paten dibuat dengan metode deep drawing.

Dalam Perang Dunia Pertama, metode Hooker digunakan untuk membuat wadah kartrid kuningan. Pada tahun 1934 sebelum Perang Dunia Kedua, Jerman menggunakan metode ini untuk membuat percobaan kotak kartrid baja, tetapi gagal karena adhesi termal yang serius.

Baru pada pertengahan Perang Dunia Kedua metode ekstrusi berhasil dalam pembuatan wadah kartrid baja karena penggunaan metode perawatan pelumasan permukaan baru - untuk membentuk film fosfat pada permukaan benda kerja.

Sejak itu, teknologi ekstrusi dingin menjadi praktis dan menjadi metode yang paling banyak digunakan dalam teknologi penempaan dingin.

Pada 1960-an, pertumbuhan industri mobil Jepang menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk pengembangan teknologi ekstrusi dingin. Dari perspektif peralatan ekstrusi dingin, sejak mesin press presisi PK (tekan siku) 2000kN pertama di Jepang diproduksi oleh Keida Corporation Jepang pada tahun 1933, sejauh ini lebih dari 2000 mesin press seri PK telah diproduksi.

Dengan berkembangnya industri otomotif, permintaan akan pers presisi tinggi menjadi semakin mendesak. Huida Co., Ltd. juga telah mengembangkan berbagai mesin tempa.

Pada saat yang sama, Komatsu dari Jepang telah mengembangkan mesin penempa dingin seri LIC dan LZC dengan presisi tinggi dan pengoperasian yang mudah sebagai tujuannya.

Dari perspektif produk ekstrusi dingin, Jepang berhasil mengekstrusi dingin roda gigi kopling awal, spline poros penggerak, dan inti tiang alternator pada tahun 1970-an. Pada tahun 1980-an, ia juga berhasil mengekstrusi bola luar kecepatan konstan presisi tinggi yang diekstrusi dingin, balapan dalam, poros silang, roda gigi bevel diferensial mobil, dan suku cadang presisi tinggi lainnya. Ini telah memberikan kontribusi besar pada performa tinggi mobil Jepang dan pengurangan biaya produksi.

Teknologi ekstrusi dingin di Cina memiliki waktu mulai yang mirip dengan di Jepang. Pada tahun 1970-an, China digunakan untuk mempromosikan teknologi ekstrusi superdingin dalam produksi batch sepeda, peralatan listrik mobil, dan produk lainnya, dan berhasil mengembangkan pembentukan ekstrusi dari roda gigi awal dan memasukkannya ke dalam produksi batch.

Namun, serangkaian masalah teknis seperti proses, peralatan, bahan, cetakan, pelumasan, perangkat otomasi dan ukuran asli, keadaan asli dan pasca perawatan blanko belum diselesaikan secara mendasar, sehingga belum banyak dikembangkan. Pada 1980-an, dengan pesatnya perkembangan industri peralatan rumah tangga dan mobil dan sepeda motor, pengenalan, pencernaan dan penyerapan peralatan proses ekstrusi dingin dan teknologi produksi, para peneliti ilmiah mengatasi banyak masalah teknologi ekstrusi dingin melalui praktik produksi, dan pada saat yang sama. , peralatan penempaan dingin juga telah berkembang pesat.

Saat ini, China telah mampu memproduksi kotak arloji, roda gila sepeda, poros tengah, roda gigi tempa presisi, sambungan universal kecepatan konstan untuk mobil, busi dan pin piston untuk mesin pembakaran internal, tappet mobil, suku cadang kamera, lengan pengarah starter mobil, roda gigi awal, dll. dengan teknologi ekstrusi dingin, dan telah mencapai tingkat yang sama di dalam dan luar negeri.

Keuntungan proses cold heading (ekstrusi).

Teknologi ekstrusi dingin adalah teknologi produksi canggih dengan presisi tinggi, efisiensi tinggi, kualitas tinggi dan konsumsi rendah, yang terutama digunakan dalam produksi skala besar tempa kecil dan menengah. Dibandingkan dengan proses pemrosesan lainnya, ekstrusi dingin memiliki keunggulan sebagai berikut:

a) Hemat bahan baku. Ekstrusi dingin adalah dengan menggunakan deformasi plastik logam untuk membuat bagian-bagian dari bentuk yang dibutuhkan, yang dapat sangat mengurangi pemotongan dan meningkatkan pemanfaatan material. Tingkat pemanfaatan material ekstrusi dingin umumnya dapat mencapai lebih dari 80 persen.

b) Meningkatkan produktivitas tenaga kerja. Menggunakan proses ekstrusi dingin sebagai pengganti pemotongan untuk memproduksi komponen dapat meningkatkan produktivitas beberapa kali lipat, puluhan kali lipat, bahkan ratusan kali lipat.

c) Bagian dapat memperoleh kekasaran permukaan yang ideal dan akurasi dimensi. Ketepatan bagian dapat mencapai IT7~IT8, dan kekasaran permukaan dapat mencapai R0.2~R0.6. Oleh karena itu, bagian yang diproses dengan ekstrusi dingin jarang dipotong ulang, dan hanya perlu digiling halus di tempat dengan persyaratan khusus.

d) Meningkatkan sifat mekanik bagian. Pengerasan kerja dingin logam setelah ekstrusi dingin dan pembentukan distribusi aliran serat yang masuk akal di dalam bagian membuat kekuatan bagian jauh lebih tinggi daripada bahan baku. Selain itu, proses ekstrusi dingin yang wajar dapat membentuk tegangan tekan pada permukaan bagian dan meningkatkan kekuatan kelelahan. Oleh karena itu, proses perlakuan panas dapat dihilangkan untuk beberapa bagian yang semula membutuhkan penguatan perlakuan panas setelah proses ekstrusi dingin. Beberapa bagian awalnya perlu dibuat dari baja berkekuatan tinggi, dan dapat diganti dengan baja berkekuatan rendah setelah proses ekstrusi dingin.

e) Dapat memproses bagian-bagian dengan bentuk yang rumit dan sulit dipotong. Seperti bagian yang tidak beraturan, rongga dalam yang kompleks, gigi dalam dan alur dalam yang tidak terlihat.

f) Mengurangi biaya suku cadang. Karena proses ekstrusi dingin memiliki keuntungan menghemat bahan baku, meningkatkan produktivitas, mengurangi jumlah pemotongan suku cadang, dan mengganti bahan berkualitas tinggi dengan bahan yang buruk, biaya suku cadang sangat berkurang.

Kesulitan dalam penerapan teknologi ekstrusi dingin

1) Persyaratan tinggi untuk cetakan. Selama ekstrusi dingin, benda kerja mengalami tekanan tekan tiga dimensi pada cetakan, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan deformasi, yang membuat tekanan cetakan jauh lebih besar daripada cetakan cetakan umum. Ketika ekstrusi baja dingin, tekanan cetakan sering mencapai 2000MPa ~ 2500MPa. Selain kekuatan tinggi, cetakan juga harus memiliki ketangguhan benturan dan ketahanan aus yang cukup. Selain itu, deformasi plastis yang kuat dari logam kosong dalam cetakan akan menaikkan suhu cetakan menjadi sekitar 250 derajat ~ 300 derajat. Oleh karena itu, bahan cetakan membutuhkan stabilitas tempering tertentu. Karena kondisi di atas, umur cetakan ekstrusi dingin jauh lebih rendah daripada cetakan cetakan.

2) Tekan tonase besar diperlukan. Karena resistensi deformasi yang besar dari benda kerja selama ekstrusi dingin, diperlukan ratusan atau bahkan ribuan ton pers.

3) Karena tingginya biaya mati ekstrusi dingin, umumnya hanya berlaku untuk bagian yang diproduksi dalam jumlah besar. Ukuran batch minimum yang cocok adalah 50.000 ~ 100.000 lembar.

4) Benda kerja perlu dirawat di permukaan sebelum ekstrusi. Hal ini tidak hanya menambah jumlah proses dan memakan area produksi yang besar, tetapi juga mempersulit terwujudnya otomatisasi produksi.

5) Tidak cocok untuk memproses material berkekuatan tinggi.

6) Plastisitas dan ketangguhan impak bagian ekstrusi dingin menjadi buruk, dan tegangan sisa bagian besar, yang akan menyebabkan pengurangan deformasi dan ketahanan korosi bagian (korosi tegangan).

Tren pengembangan teknologi ekstrusi dingin

1) Dengan krisis energi yang semakin serius, orang akan lebih memperhatikan kualitas lingkungan, dan persaingan pasar yang semakin ketat akan mendorong produksi penempaan untuk berkembang ke arah efisiensi tinggi, kualitas tinggi, penyempurnaan, penghematan energi dan penghematan bahan. Oleh karena itu, hasil tempa halus yang dihasilkan oleh ekstrusi dan sarana teknologi lainnya akan sangat berkembang dalam persaingan pasar.

2) Dengan perkembangan mobil ke arah bobot yang ringan, kecepatan tinggi dan kehalusan, persyaratan yang lebih tinggi diajukan untuk akurasi dimensi, akurasi bobot, dan sifat mekanik tempa. Misalnya, selain persyaratan untuk kesalahan antara ujung besar dan kecil, kesalahan berat setiap penempaan batang penghubung untuk mesin mobil juga harus tidak lebih dari 8g. Persyaratan tinggi produk baru akan mendorong pengembangan teknologi produksi halus.

3) Organisasi produksi skala besar dan khusus masih menjadi arah pengembangan dan tren produksi ekstrusi dingin. Di Prancis, total produktivitas tenaga kerja pabrikan profesional yang memproduksi tempa dengan proses ekstrusi dari tahun 1991 hingga 1994, yaitu, nilai keluaran dan keluaran bagian ekstrusi per orang, lebih tinggi daripada pabrikan umum yang memproduksi tempa mati atau tempa bebas. Ambil tahun 1994 sebagai contoh, output per kapita bagian ekstrusi pabrikan profesional adalah 51024KG, menghasilkan nilai output 775688 franc. Pada periode yang sama, output rata-rata per orang dari pabrikan yang memproduksi die forging hanya 39344KG, dengan nilai output 592384 franc, yang hanya 77,1 persen dan 76,37 persen dari pabrikan profesional bagian ekstrusi. Dibandingkan dengan pabrik tempa gratis, ini lebih rendah.

4) Mesin ekstrusi khusus akan menjadi tren perkembangan. Dengan pengembangan produksi halus tempa menengah dan kecil serta promosi dan penerapan proses ekstrusi dingin dan ekstrusi hangat, pengepres ekstrusi dingin multi-stasiun, pengepres presisi, dan mesin khusus yang dirancang dan diproduksi untuk penempaan tertentu akan sangat berkembang.

Metode ekstrusi umum dapat dibagi ke dalam kategori berikut

a) Selama ekstrusi maju, arah aliran logam konsisten dengan arah gerakan pukulan. Ekstrusi ke depan dapat dibagi menjadi dua jenis: ekstrusi ke depan padat dan ekstrusi ke depan berongga. Metode ekstrusi maju dapat menghasilkan bagian padat dan berongga dari berbagai bentuk, seperti sekrup, mandrel, tabung, dan wadah kartrid.

b) Ekstrusi belakang: Selama ekstrusi, arah aliran logam berlawanan dengan arah gerakan pukulan. Ekstrusi belakang dapat digunakan untuk memproduksi bagian berbentuk cangkir dengan berbagai bentuk penampang, seperti rumah instrumen, lengan bantalan sambungan universal, dll.

c) Ekstrusi majemuk: Selama ekstrusi, bagian dari arah aliran logam pada benda kerja sama dengan arah gerakan pukulan, sedangkan bagian lain dari arah aliran logam berlawanan dengan arah gerakan pukulan. Metode ekstrusi majemuk dapat menghasilkan bagian cangkir ganda, juga dapat menghasilkan bagian cangkir dan batang.

e) Pengurangan diameter ekstrusi adalah jenis metode ekstrusi maju abnormal dengan deformasi kecil, dan bagian kosong hanya sedikit berkurang. Ini terutama digunakan untuk pembuatan bagian poros berundak dengan perbedaan kecil dalam diameter dan sebagai proses finishing bagian cangkir lubang dalam.

Ciri umum dari metode ekstrusi di atas adalah bahwa arah aliran keping emas sejajar dengan sumbu pukulan, sehingga dapat secara kolektif disebut sebagai metode ekstrusi aksial. Selain itu, ada ekstrusi radial dan ekstrusi yang mengganggu.

Perbandingan ekstrusi dingin, ekstrusi panas dan ekstrusi hangat

a) Meskipun metode ekstrusi dingin memiliki banyak keuntungan, ketahanan deformasi yang besar membatasi ukuran bagian, dan juga membatasi penggunaan teknologi ekstrusi dingin untuk material dengan ketahanan deformasi yang besar.

b) Meskipun metode pembentukan ekstrusi panas dapat mengurangi ketahanan deformasi material, namun dapat mengurangi akurasi dimensi dan kualitas permukaan produk karena masalah oksidasi, dekarburisasi, dan ekspansi termal yang disebabkan oleh pemanasan. Oleh karena itu, umumnya membutuhkan banyak pemesinan sebelum dapat digunakan sebagai produk akhir.

c) Metode ekstrusi hangat adalah memanaskan blanko ke suhu yang sesuai di bawah suhu rekristalisasi logam untuk ekstrusi. Karena pemanasan logam, ketahanan deformasi benda kerja berkurang, pembentukannya mudah, tonase pers juga dapat dikurangi, dan umur cetakan diperpanjang. Namun berbeda dengan ekstrusi panas, karena kemungkinan oksidasi dan dekarburisasi kecil ketika dipanaskan pada kisaran suhu rendah, dan sifat mekanik produk tidak berbeda dengan ekstrusi dingin. Secara khusus, material yang sulit dikerjakan pada suhu kamar, seperti baja tahan karat, baja karbon tinggi, beberapa baja dengan kandungan kromium tinggi, dan superalloy yang mengendapkan fase yang mengeras, dapat dikerjakan dengan mesin atau mudah dikerjakan selama ekstrusi hangat.

d) Ekstrusi hangat tidak hanya cocok untuk bahan yang sulit diproses dengan ketahanan deformasi tinggi, tetapi juga cocok untuk baja karbon rendah yang cocok untuk ekstrusi dingin, karena ekstrusi hangat memiliki keuntungan memfasilitasi produksi berkelanjutan. Selama ekstrusi dingin, termasuk ekstrusi dingin baja karbon rendah, pelunakan pra-pelembutan umumnya diperlukan sebelum pemrosesan, dan anil juga diperlukan antara proses ekstrusi dingin. Perlakuan pasif harus dilakukan sebelum ekstrusi dingin. Ini menyulitkan untuk mengatur produksi berkelanjutan. Selama ekstrusi hangat, pra-pelembutan anil dan anil antara berbagai proses dapat dihindari, dan perawatan permukaan juga dapat dihindari, yang memungkinkan produksi struktur mikro secara terus menerus. Setidaknya, banyak proses tambahan yang bisa dikurangi.

e) Ekstrusi hangat dapat mengadopsi deformasi besar, yang dapat mengurangi jumlah proses. Biaya die juga dapat sangat dikurangi, dan peralatan penempaan universal dapat digunakan sebagai pengganti peralatan penempaan yang mahal dengan kekakuan yang sangat tinggi. Jadi meskipun ekstrusi hangat perlu memanaskan logam, total biaya pemrosesan relatif murah, terutama saat membuat bagian berbentuk non-asimetris dengan proses yang kompleks, ekstrusi hangat dapat memainkan perannya.

f) Saat ini, pelumas yang digunakan dalam ekstrusi hangat tidak sepenuhnya memuaskan. Pada saat yang sama, ada juga kekurangan data praktis untuk diproses, dan banyak masalah teknis yang harus diselesaikan.

Perbandingan proses menjengkelkan panas dan dingin untuk pengencang

Panas menjengkelkan

Dalam proses hot upsetting, billet dipanaskan dengan induksi atau dalam tungku tempa atau oven hingga suhu di atas titik kristalisasi logam.

Temperatur yang sangat tinggi ini diperlukan untuk menghindari pengerasan regangan logam selama deformasi. Karena logam dalam keadaan membentuk, ia dapat membuat bentuk yang cukup rumit. Logam mempertahankan keuletan dan ketangguhan.

Temperatur penempaan rata-rata yang diperlukan untuk hot heading logam yang berbeda adalah:

Baja hingga 1150 derajat C

Paduan aluminium 360 hingga 520 derajat C

Paduan tembaga 700 hingga 800 derajat C

Untuk menempa beberapa logam, seperti baja superalloy, pengadukan panas yang disebut penempaan isotermal diadopsi.

Di sini, cetakan dipanaskan sampai suhu mendekati billet untuk menghindari pendinginan permukaan bagian-bagian selama proses penempaan. Penempaan terkadang dilakukan dalam suasana yang terkendali untuk meminimalkan pembentukan kerak oksida.

Secara umum, komponen kompleks diproduksi dengan hot upsetting karena memungkinkan material berubah bentuk dalam keadaan plastis dan logam lebih mudah diproses.

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan hot heading meliputi:

Produksi bagian yang kompleks

Dimensi presisi sedang dan rendah

Stres rendah atau pengerasan kerja rendah

Struktur butiran seragam

Peningkatan keuletan

Kerugian dari hot heading antara lain:

Toleransi yang kurang tepat

Bahan dapat melengkung selama pendinginan

Mengubah struktur butir logam

Kemungkinan reaksi antara atmosfer sekitar dan logam

Cold heading (atau cold forming)

Pos dingin menyebabkan logam berubah bentuk di bawah titik kristalisasinya. Pos dingin mengurangi keuletan dan meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan luluh. Cold heading biasanya dilakukan pada suhu ruangan.

Logam yang paling umum dalam aplikasi cold heading biasanya adalah baja karbon atau baja paduan karbon. Cold heading biasanya merupakan proses die tertutup.

Cold heading biasanya lebih murah daripada hot heading, dan produk akhir membutuhkan sedikit finishing. Karena peningkatan kekuatan logam dengan cold heading, material kelas rendah terkadang dapat digunakan untuk memproduksi bagian yang tidak dapat dikerjakan dengan mesin atau hot head.

Cold heading juga kurang rentan terhadap polusi, dan bagian akhir memiliki permukaan akhir yang lebih baik secara keseluruhan.

Kerugiannya meliputi:

Permukaan logam harus bersih dan bebas dari kerak oksida sebelum ditempa

Daktilitas logam yang buruk

Stres sisa dapat terjadi

Membutuhkan peralatan yang lebih berat dan lebih besar

Perlu cetakan kekuatan yang lebih tinggi

Mengecewakan hangat

Penyesuaian panas dilakukan di bawah suhu rekristalisasi tetapi di atas suhu kamar, mengatasi kerugian dari penyesatan panas dan penyesatan dingin dan mendapatkan keuntungannya.

Pembentukan sejumlah kecil kerak oksida dapat dikontrol lebih akurat daripada hot heading. Dibandingkan dengan cold heading, biaya pemrosesan lebih rendah dan tekanan yang dibutuhkan untuk pembuatan juga lebih rendah.

Dibandingkan dengan pengerjaan dingin, pengerasan kerja berkurang dan keuletan ditingkatkan.