Resumen del conocimiento de formación de encabezados en frío, ¡guárdelo rápidamente!

El encabezado en frío (extrusión) pertenece al procesamiento a presión de metales y es uno de los procesos de procesamiento a presión de metales sin corte.

En la producción, a temperatura normal, se aplica una fuerza externa al metal para formarlo en el molde predeterminado. Este método generalmente se denomina encabezado en frío (extrusión).

En el proceso de formación de sujetadores, la tecnología de estampación en frío (extrusión) es una tecnología de procesamiento principal. La tecnología de estampación en frío es la más adecuada para producirpernos, tornillos, tuercas y remaches.

Hoy, Xiao Bian presenta el concepto básico del encabezado en frío, el historial de desarrollo de la extrusión en frío, las ventajas y desventajas del encabezado en frío y la comparación del encabezado en frío, el encabezado en caliente y el encabezado en tibio.

Concepto básico de encabezado en frío

El encabezado en frío (extrusión) es una parte importante de la tecnología de formación de volumen de plástico de precisión. La extrusión en frío se refiere a colocar una pieza de metal en la cavidad del molde en estado frío, forzando al material metálico a producir un flujo de plástico bajo la acción de una fuerte presión y cierta velocidad, para obtener la forma, el tamaño y ciertas propiedades mecánicas requeridas de las piezas de extrusión. .

Obviamente, el proceso de extrusión en frío se basa en el molde para controlar el flujo de metal y se basa en la transferencia masiva de volumen de metal para formar piezas.

De hecho, la formación de cualquier sujetador se puede realizar no solo por remachado en frío, sino también por extrusión directa e inversa, extrusión compuesta, punzonado, laminado y otros métodos de deformación además de la deformación por recalcado.

Por lo tanto, el término "encabezado en frío" en la producción es solo un término habitual. Más específicamente, debería llamarse "encabezado en frío (extrusión)".

Historial de desarrollo de la extrusión en frío moderna

La moderna tecnología de extrusión en frío comenzó a finales del siglo XVIII. Los franceses comenzaron la extrusión en frío mediante la extrusión de plomo de pequeños agujeros en balas durante la Revolución Francesa.

En 1830, algunas personas en Francia comenzaron a usar prensas mecánicas para producir tubos de plomo y estaño por extrusión inversa.

En 1906, con el fin de fabricar botones de latón para trajes en los Estados Unidos, alguien obtuvo el derecho de patente de la copa hueca en bruto de la extrusión delantera.

El método Hooker, que fue patentado por los estadounidenses en 1909, es el método de extrusión por punzonado hacia adelante. La dirección del flujo de metal es la misma que la dirección de extrusión del punzonado. Fue desarrollado después de que se comprara la patente de 1906. La copa en bruto de la patente se fabrica mediante el método de embutición profunda.

En la Primera Guerra Mundial, se utilizó el método Hooker para fabricar el cartucho de latón. En 1934, antes de la Segunda Guerra Mundial, los alemanes utilizaron este método para fabricar a prueba la caja del cartucho de acero, pero fallaron debido a la grave adherencia térmica.

No fue hasta mediados de la Segunda Guerra Mundial que el método de extrusión tuvo éxito en la fabricación de la carcasa del cartucho de acero debido al uso de un nuevo método de tratamiento de lubricación superficial: para formar una película de fosfato en la superficie de la pieza de trabajo.

Desde entonces, la tecnología de extrusión en frío se ha vuelto práctica y se ha convertido en el método más utilizado en la tecnología de forjado en frío.

En la década de 1960, el crecimiento de la industria automotriz de Japón creó condiciones favorables para el desarrollo de la tecnología de extrusión en frío. Desde la perspectiva de los equipos de extrusión en frío, desde que Keida Corporation de Japón produjo la primera prensa de precisión PK de 2000 kN (prensa de codo) en 1933, hasta ahora se han producido más de 2000 prensas de la serie PK.

Con el desarrollo de la industria del automóvil, la demanda de prensas de alta precisión se vuelve cada vez más urgente. Huida Co., Ltd. también ha desarrollado varias prensas de forja.

Al mismo tiempo, Komatsu de Japón ha desarrollado prensas formadoras de forjado en frío serie LIC y LZC con alta precisión y fácil operación como objetivo.

Desde la perspectiva de los productos de extrusión en frío, Japón extruyó con éxito en frío el engranaje del embrague de arranque, la estría del eje impulsor y el núcleo del polo del alternador en la década de 1970. En la década de 1980, también extruyó con éxito en frío una gran bola de velocidad constante de alta precisión, pista exterior, pista interior, eje transversal, engranaje cónico diferencial de automóvil y otras piezas de alta precisión. Ha hecho grandes contribuciones al alto rendimiento de los automóviles japoneses y la reducción de los costos de producción.

La tecnología de extrusión en frío en China tiene un tiempo de inicio similar al de Japón. En la década de 1970, China solía promover la tecnología de extrusión superenfriada en la producción por lotes de bicicletas, electrodomésticos para automóviles y otros productos, y desarrolló con éxito la formación por extrusión del engranaje de arranque y lo puso en producción por lotes.

Sin embargo, una serie de problemas técnicos como el proceso, el equipo, los materiales, los moldes, la lubricación, los dispositivos de automatización y el tamaño original, el estado original y el tratamiento posterior de la pieza en bruto no se han resuelto fundamentalmente, por lo que no se ha desarrollado mucho. En la década de 1980, con el rápido desarrollo de las industrias de electrodomésticos y automóviles y motocicletas, la introducción, digestión y absorción de equipos de proceso de extrusión en frío y tecnología de producción, los investigadores científicos superaron muchos problemas de la tecnología de extrusión en frío a través de la práctica de producción, y al mismo tiempo , el equipo de forja en frío también se ha desarrollado mucho.

En la actualidad, China ha podido producir cajas de reloj, volantes de bicicleta, ejes centrales, engranajes forjados de precisión, juntas universales de velocidad constante para automóviles, bujías y pasadores de pistón para motores de combustión interna, taqués de automóviles, piezas de cámaras, manguitos direccionales de arranque de automóviles, Engranajes de arranque, etc. con tecnología de extrusión en frío, y ha alcanzado el mismo nivel en casa y en el extranjero.

Ventajas del proceso de encabezado en frío (extrusión)

La tecnología de extrusión en frío es una tecnología de producción avanzada con alta precisión, alta eficiencia, alta calidad y bajo consumo, que se utiliza principalmente en la producción a gran escala de piezas forjadas pequeñas y medianas. En comparación con otros procesos de procesamiento, la extrusión en frío tiene las siguientes ventajas:

a) Ahorro de materias primas. La extrusión en frío consiste en utilizar la deformación plástica del metal para fabricar piezas con la forma requerida, lo que puede reducir en gran medida el corte y mejorar la utilización del material. La tasa de utilización del material de extrusión en frío generalmente puede alcanzar más del 80 por ciento.

b) Mejorar la productividad laboral. El uso del proceso de extrusión en frío en lugar del corte para fabricar piezas puede aumentar la productividad varias veces, docenas de veces, incluso cientos de veces.

c) Las piezas pueden obtener una rugosidad superficial y una precisión dimensional ideales. La precisión de las piezas puede alcanzar IT7~IT8, y la rugosidad de la superficie puede alcanzar R0.2~R0.6. Por lo tanto, las piezas procesadas por extrusión en frío rara vez se vuelven a cortar y solo necesitan rectificarse finamente en lugares con requisitos especiales.

d) Mejorar las propiedades mecánicas de las piezas. El endurecimiento por trabajo en frío del metal después de la extrusión en frío y la formación de una distribución aerodinámica de fibra razonable dentro de las piezas hacen que la resistencia de las piezas sea mucho mayor que la de las materias primas. Además, un proceso razonable de extrusión en frío puede generar tensión de compresión en la superficie de las piezas y mejorar la resistencia a la fatiga. Por lo tanto, el proceso de tratamiento térmico se puede omitir para algunas piezas que originalmente necesitan un tratamiento térmico reforzado después del proceso de extrusión en frío. Algunas partes originalmente deben estar hechas de acero de alta resistencia y pueden ser reemplazadas por acero de baja resistencia después del proceso de extrusión en frío.

e) Puede procesar piezas con formas complejas y difíciles de cortar. Tales como sección irregular, cavidad interna compleja, dientes internos y ranura interna invisible.

f) Reducir los costes de las piezas. Debido a que el proceso de extrusión en frío tiene las ventajas de ahorrar materias primas, mejorar la productividad, reducir la cantidad de piezas cortadas y reemplazar materiales de alta calidad con materiales deficientes, el costo de las piezas se reduce considerablemente.

Dificultades en la aplicación de la tecnología de extrusión en frío

1) Altos requisitos para moldes. Durante la extrusión en frío, la pieza en bruto se somete a una tensión de compresión tridimensional en el troquel, lo que aumenta significativamente la resistencia a la deformación, lo que hace que la tensión del troquel sea mucho mayor que la del troquel de estampado general. Cuando se extruye acero en frío, la tensión de la matriz suele alcanzar los 2000MPa~2500MPa. Además de alta resistencia, el molde también debe tener suficiente resistencia al impacto y resistencia al desgaste. Además, la fuerte deformación plástica de la pieza de metal en el molde elevará la temperatura del molde a aproximadamente 250 grados ~ 300 grados. Por lo tanto, el material del molde necesita cierta estabilidad al templado. Debido a las condiciones anteriores, la vida útil de la matriz de extrusión en frío es mucho menor que la de la matriz de estampado.

2) Se requiere prensa de gran tonelaje. Debido a la gran resistencia a la deformación de la pieza bruta durante la extrusión en frío, se requieren cientos o incluso miles de toneladas de prensa.

3) Debido al alto costo de la matriz de extrusión en frío, generalmente solo se aplica a piezas producidas en grandes cantidades. Su tamaño de lote mínimo adecuado es de 50000~100000 piezas.

4) La superficie del blanco debe tratarse antes de la extrusión. Esto no solo aumenta la cantidad de procesos y ocupa una gran área de producción, sino que también dificulta la automatización de la producción.

5) No es adecuado para procesar materiales de alta resistencia.

6) La plasticidad y la resistencia al impacto de las piezas de extrusión en frío se reducen y la tensión residual de las piezas es grande, lo que conducirá a la reducción de la deformación y la resistencia a la corrosión de las piezas (corrosión por tensión).

Tendencia de desarrollo de la tecnología de extrusión en frío.

1) Con la crisis energética cada vez más grave, las personas prestarán más atención a la calidad ambiental, y la competencia del mercado cada vez más feroz promoverá el desarrollo de la producción de forja en la dirección de alta eficiencia, alta calidad, refinamiento, ahorro de energía y ahorro de materiales. Por lo tanto, la producción de piezas forjadas refinadas producidas por extrusión y otros medios tecnológicos se desarrollará en gran medida en la competencia del mercado.

2) Con el desarrollo del automóvil en la dirección del peso ligero, la alta velocidad y la suavidad, se presentan mayores requisitos para la precisión dimensional, la precisión del peso y las propiedades mecánicas de las piezas forjadas. Por ejemplo, además de los requisitos para el error entre los extremos grande y pequeño, el error de peso de cada biela forjada para motor de automóvil también debe ser de no más de 8 g. Los altos requisitos de nuevos productos promoverán el desarrollo de tecnología de producción refinada.

3) La organización de producción especializada ya gran escala sigue siendo la dirección de desarrollo y la tendencia de la producción de extrusión en frío. En Francia, la productividad laboral total de los fabricantes profesionales que producen piezas forjadas mediante el proceso de extrusión de 1991 a 1994, es decir, la producción y el valor de producción de las piezas de extrusión por persona, es superior a la de los fabricantes generales que producen piezas forjadas en matriz o piezas forjadas libres. Tome 1994 como ejemplo, la producción per cápita de piezas de extrusión de fabricantes profesionales fue de 51024 kg, creando un valor de producción de 775688 francos. En el mismo período, la producción promedio por persona de los fabricantes que producen piezas forjadas en matriz fue de solo 39344 kg, con un valor de producción de 592384 francos, que fue solo el 77,1 por ciento y el 76,37 por ciento de los fabricantes profesionales de piezas de extrusión. En comparación con la fábrica de forja libre, es más baja.

4) La máquina de extrusión especial se convertirá en una tendencia de desarrollo. Con el desarrollo de la producción refinada de piezas forjadas medianas y pequeñas y la promoción y aplicación de los procesos de extrusión en frío y extrusión en caliente, se desarrollarán en gran medida las prensas de extrusión en frío de estaciones múltiples, las prensas de precisión y las máquinas especiales diseñadas y fabricadas para determinadas piezas forjadas.

Los métodos comunes de extrusión se pueden dividir en las siguientes categorías

a) Durante la extrusión hacia adelante, la dirección del flujo del metal es consistente con la dirección del movimiento del punzón. La extrusión hacia adelante se puede dividir en dos tipos: extrusión hacia adelante sólida y extrusión hacia adelante hueca. El método de extrusión directa puede producir piezas sólidas y huecas de varias formas, como tornillos, mandriles, tubos y cartuchos.

b) Retroextrusión: Durante la extrusión, la dirección de flujo del metal es opuesta a la dirección de movimiento del punzón. La extrusión trasera se puede utilizar para fabricar piezas en forma de copa con varias formas de sección transversal, como carcasas de instrumentos, manguitos de cojinetes de juntas universales, etc.

c) Extrusión compuesta: Durante la extrusión, parte de la dirección de flujo del metal de la pieza en bruto es la misma que la dirección de movimiento del punzón, mientras que la otra parte de la dirección de flujo del metal es opuesta a la dirección de movimiento del punzón. El método de extrusión compuesto puede producir piezas de copa doble, también puede producir piezas de copa y varilla.

e) La extrusión de diámetro reducido es un tipo de método de extrusión hacia adelante anormal con una pequeña deformación, y la sección en blanco solo se reduce ligeramente. Se utiliza principalmente para la fabricación de piezas de eje escalonado con una pequeña diferencia de diámetro y como proceso de acabado de piezas de copa de orificio profundo.

La característica común de los métodos de extrusión anteriores es que la dirección del flujo de las virutas de oro es paralela al eje del punzón, por lo que se puede denominar colectivamente como método de extrusión axial. Además, hay extrusión radial y extrusión por recalcado.

Comparación de extrusión en frío, extrusión en caliente y extrusión en caliente

a) Aunque el método de extrusión en frío tiene muchas ventajas, la gran resistencia a la deformación limita el tamaño de las piezas y también restringe el uso de la tecnología de extrusión en frío para materiales con gran resistencia a la deformación.

b) Aunque el método de formación por extrusión en caliente puede reducir la resistencia a la deformación del material, puede reducir la precisión dimensional y la calidad de la superficie del producto debido a los problemas de oxidación, descarburación y expansión térmica causados ​​por el calentamiento. Por lo tanto, generalmente necesita mucho mecanizado antes de que pueda usarse como producto final.

c) El método de extrusión en caliente consiste en calentar el blanco a una temperatura adecuada por debajo de la temperatura de recristalización del metal para la extrusión. Debido al calentamiento del metal, la resistencia a la deformación de la pieza en bruto se reduce, la formación es fácil, el tonelaje de la prensa también se puede reducir y la vida útil de la matriz se prolonga. Sin embargo, es diferente de la extrusión en caliente, porque la posibilidad de oxidación y descarburación es pequeña cuando se calienta en el rango de baja temperatura, y las propiedades mecánicas del producto no son diferentes a las de la extrusión en frío. En particular, los materiales que son difíciles de mecanizar a temperatura ambiente, como acero inoxidable, acero con alto contenido de carbono, algunos aceros con alto contenido de cromo y superaleaciones que precipitan fases endurecidas, pueden volverse mecanizables o fáciles de mecanizar durante la extrusión en caliente.

d) La extrusión en caliente no solo es adecuada para materiales difíciles de procesar con alta resistencia a la deformación, sino también para acero con bajo contenido de carbono apto para extrusión en frío, porque la extrusión en caliente tiene la ventaja de facilitar la producción continua. Durante la extrusión en frío, incluida la extrusión en frío de acero con bajo contenido de carbono, generalmente se requiere un recocido de pre-ablandamiento antes del procesamiento, y también se requiere un recocido entre los procesos de extrusión en frío. El tratamiento de pasivación se realizará antes de la extrusión en frío. Esto dificulta la organización de la producción continua. Durante la extrusión en caliente, se puede evitar el recocido previo al ablandamiento y el recocido entre varios procesos, y también se puede evitar el tratamiento superficial, lo que hace posible la producción continua de microestructuras. Al menos, muchos procesos auxiliares pueden reducirse.

e) La extrusión en caliente puede adoptar una gran deformación, lo que puede reducir la cantidad de procesos. Los costos de matriz también se pueden reducir considerablemente y se pueden usar equipos de forjado universales en lugar de equipos de forjado de alto precio con una rigidez extremadamente alta. Entonces, aunque la extrusión en caliente necesita calentar el metal, el costo total de procesamiento es relativamente económico, especialmente cuando se fabrican piezas con formas no simétricas con procesos complejos, la extrusión en caliente puede desempeñar su papel.

f) En la actualidad, el lubricante utilizado en la extrusión en caliente no es del todo satisfactorio. Al mismo tiempo, también hay una falta de datos prácticos sobre el procesamiento y hay muchos problemas técnicos por resolver.

Comparación de procesos de recalcado en caliente y en frío para sujetadores

caliente molesto

En el proceso de recalcado en caliente, la palanquilla se calienta por inducción o en el horno o horno de forja a una temperatura superior al punto de cristalización del metal.

Esta temperatura extremadamente alta es necesaria para evitar el endurecimiento por deformación del metal durante la deformación. Debido a que el metal está en estado de formación, puede hacer formas bastante complejas. El metal mantiene la ductilidad y la tenacidad.

La temperatura de forja promedio requerida para el repujado en caliente de diferentes metales es:

Acero hasta 1150 grados C

Aleación de aluminio 360 a 520 grados C

Aleación de cobre 700 a 800 grados C

Para forjar algunos metales, como el acero superaleado, se adopta un recalcado en caliente llamado forja isotérmica.

Aquí, el molde se calienta a una temperatura cercana a la del tocho para evitar que la superficie de las piezas se enfríe durante el proceso de forjado. La forja a veces se lleva a cabo en una atmósfera controlada para minimizar la formación de incrustaciones de óxido.

En términos generales, las piezas complejas se fabrican mediante recalcado en caliente porque permite que el material se deforme en su estado plástico y el metal es más fácil de procesar.

Los factores a considerar en caliente incluyen:

Producción de piezas complejas.

Dimensiones de precisión media y baja

Baja tensión o bajo endurecimiento por trabajo

Estructura de grano uniforme

Mayor ductilidad

Las desventajas del encabezado caliente incluyen:

Tolerancias menos precisas

El material puede deformarse durante el enfriamiento

Cambio de estructura de grano de metal

Posible reacción entre la atmósfera circundante y el metal.

Encabezado en frío (o conformado en frío)

El rumbo frío hace que el metal se deforme por debajo de su punto de cristalización. El encabezado en frío reduce la ductilidad y mejora la resistencia a la tracción y el límite elástico. El descabezado en frío se suele realizar a temperatura ambiente.

El metal más común en las aplicaciones de estampación en frío suele ser acero al carbono o acero aleado al carbono. El encabezado en frío suele ser un proceso de troquel cerrado.

El encabezado en frío suele ser más económico que el encabezado en caliente, y el producto final requiere poco acabado. Debido a la mejora de la resistencia del metal mediante el remachado en frío, a veces se pueden utilizar materiales de grado inferior para producir piezas que no pueden mecanizarse ni remacharse en caliente.

El encabezado en frío también es menos susceptible a la contaminación y la parte final tiene un mejor acabado general de la superficie.

Las desventajas incluyen:

La superficie metálica debe estar limpia y libre de escamas de óxido antes de forjar

Mala ductilidad del metal.

Puede producirse estrés residual

Necesita equipo más pesado y más grande

Necesita un molde de mayor resistencia

Cálido malestar

El recalcado en caliente se lleva a cabo por debajo de la temperatura de recristalización pero por encima de la temperatura ambiente, superando las desventajas del recalcado en caliente y en frío y ganando sus ventajas.

La formación de una pequeña cantidad de incrustaciones de óxido se puede controlar con mayor precisión que el encabezado en caliente. En comparación con el encabezado en frío, el costo de procesamiento es menor y la presión requerida para la fabricación también es menor.

En comparación con el trabajo en frío, se reduce el endurecimiento por trabajo y se mejora la ductilidad.