Что такое холодная ковка – процесс холодной ковки, материалы, применение, преимущества и недостатки

Быстрое развитие автомобильной, мотоциклетной и станкостроительной промышленности стало движущей силой развития холодной ковки как традиционной технологии. Спрос на кованые детали только в автомобильной промышленности превышает 10 миллионов тонн. Развитие технологии холодной ковки направлено в основном на разработку продукции с высокой добавленной стоимостью и снижение производственных затрат, и в то же время она также проникает или заменяет процессы резки, порошковой металлургии, литья, горячей ковки и формовки листового металла. Она также может образовывать композитные процессы, комбинируясь с этими процессами. Поскольку холодная ковка выполняется при температуре, близкой к комнатной, некоторые материалы наиболее подходят для холодной ковки, а некоторые не поддаются обработке. В этой статье будут представлены материалы, которые хорошо совместимы с холодной ковкой, и примеры решения проблем, связанных с материалами.

Что такое холодная ковка Технологии?

Холодная ковка относится к методу формовки, при котором металлические материалы (металлы) формуются путем применения давления без применения тепла, сохраняя их при комнатной температуре. Поскольку он использует пластичность металлов, его также называют «пластической формовкой».

Технология холодной ковки формирует материалы путем их деформации, поэтому в процессе производства практически не образуется металлолома (металлических отходов). Кроме того, поскольку материалы обрабатываются при комнатной температуре без нагрева, точность размеров хорошая, и даже сложные сложные формы можно обрабатывать с высокой скоростью около 100 деталей в минуту.

Технология холодной ковки отличается высокой эффективностью использования материала и обеспечивает высокую точность и высокую скорость обработки, поэтому ее называют «экологически чистой и рационализированной» технологией обработки.

Преимущества холодной ковки:

• Высокая эффективность использования материала – При использовании технологии холодной ковки, которая формирует материалы путем их деформации, обработка обычно выполняется с использованием количества материала, эквивалентного весу готового продукта. Это обеспечивает высокую эффективность использования материала и значительное снижение материальных затрат.
• Возможно высокоскоростное производство – Технология холодной ковки позволяет производить с высокой скоростью около 100 изделий в минуту. Поскольку обработка производится при комнатной температуре без нагрева металла, размерные отклонения незначительны, и даже сложные, трудные формы могут быть обработаны.
• Улучшенные механические свойства. Разработка технологического процесса с учетом линий потока волокон позволяет производить детали с превосходной прочностью и износостойкостью.
• Эффективно для снижения себестоимости деталей. При соблюдении таких производственных условий, как требуемая точность и размер партии, технология холодной ковки, которая обеспечивает высокую эффективность использования материала и высокоскоростную обработку, может значительно снизить себестоимость деталей при массовом производстве.

Недостатки холодной ковки:

• Требуются штампы (требуются первоначальные затраты и сроки изготовления штампов)
• Определенное количество времени (затрат) требуется для наладочных работ в процессе → Не подходит для небольших партий
• Для проектирования процесса и штампа требуются специальные знания, а степень сложности высока.
• Некоторые ограничения по обработке отделки, такие как радиусы углов

Как работает холодная ковка?

Холодная ковка — это процесс формовки металла, проводимый при комнатной температуре, значительно ниже температуры рекристаллизации металла. В отличие от горячей ковки, когда металл нагревается до высоких температур, холодная ковка подразумевает пластическую деформацию металла в условиях окружающей среды. Этот метод часто приводит к превосходной отделке поверхности, повышенной прочности за счет упрочнения и более высокой точности размеров.

Вот краткий обзор того, как обычно выполняется холодная ковка:

1. Выбор материала

Первым шагом является выбор подходящего материала, способного выдерживать нагрузки холодной ковки. Обычно это такие металлы, как сталь, алюминий и медь.

2. смазывание

Перед ковкой заготовку часто смазывают, чтобы уменьшить трение и износ штампа, а также облегчить подачу материала.

3. Штампы и оснастка

Создаются индивидуальные штампы, которые придают форму заготовке. Эти штампы должны быть изготовлены из материалов, которые тверже заготовки, чтобы выдерживать давление холодной ковки.

4. Процесс ковки

Металлическая заготовка помещается между штампами.

Пресс, обычно механический или гидравлический, наносит быстрый и сильный удар по заготовке, заставляя ее деформироваться и принимать форму полостей штампа.

В зависимости от сложности детали может потребоваться несколько операций ковки. Это может включать различные этапы прессования с различными наборами штампов.

5. Обрезка и отделка

Любой лишний материал, например, облой, образовавшийся в процессе ковки, обрезается.

Могут применяться дополнительные процессы отделки, такие как дробеструйная обработка, очистка или термическая обработка (для снятия напряжений).

Типы процессов холодной ковки
Существуют ротационные и возвратно-поступательные типы процессов холодной ковки, и возвратно-поступательный тип процесса, выполняемый нашей компанией, представлен здесь. Распространенные методы ковки включают свободную ковку, чеканку, экструзию и т. д. Здесь мы объясняем содержание и характеристики каждого метода ковки:

Чеканка, ковка:
Метод обработки, при котором материалу придается форма с диаметром больше исходного путем дробления материала внутри полости штампа, открытой в центре. При ковке чеканкой сложно изготавливать сложные формы, поскольку внешняя окружность не ограничена, поэтому ее используют для простых случаев, таких как округление стержня до формы диска. Если коэффициент чеканки слишком большой, могут возникнуть такие проблемы, как вылет заготовки, требующий нескольких этапов. Как правило, коэффициент чеканки 85% или меньше является ориентиром, и процессы необходимо разделить, если он превышен, что требует дополнительных штампов.

Обратная экструзия:
Метод обработки, при котором материал перемещается в направлении, противоположном направлению пробивки. Материал выдавливается (обрабатывается) в обратном (назад) направлении относительно направления формования пуансона.

Прямое выдавливание:
Метод обработки, при котором диаметр материала уменьшается путем его проталкивания в меньшую матрицу, что приводит к уменьшению площади поперечного сечения. Формование материалов высокой твердости, таких как нержавеющая сталь, может быть сложным.

Ковка:
Нужная форма обрабатывается в штампах. Формовка выполняется путем помещения заготовки и ковки ее для принятия формы штампа. Объем материала немного увеличивается, чтобы заполнить всю полость штампа, а избыток материала, называемый облоем, остается снаружи готовой формы и удаляется в последующих процессах. Формы для ковки в закрытых штампах без облоя.

Ковка затвора:
Заготовка устанавливается в полость штампа, которая затем закрывается, чтобы принять форму штампа. Верхний и нижний пуансоны дополнительно вытесняют материал, чтобы полностью сформировать готовую форму.

Какие материалы наиболее подходят для холодной ковки?

Поскольку холодная ковка использует пластичность при комнатной или близкой к комнатной температуре, материал должен иметь низкую характеристику упрочнения и некоторую степень деформируемости. Поэтому непластичные материалы, такие как стекло, не используются для холодной ковки.

Учитывая вышеизложенное, к материалам, пригодным для холодной ковки, относятся:

Утюг: Может обрабатываться ковкой, волочением, прокаткой при высоких и комнатных температурах, а также может быть дополнительно диверсифицировано термической обработкой, такой как закалка и отпуск. Также используется в сплавах, таких как нержавеющая сталь, и обеспечивает высокую универсальность. Железо перерабатывается в различные детали. Причины, по которым железо подвергается гнутой обработке, заключаются не только в том, что его твердость и эластичность имеют оптимальные значения для гибки, но и в том, что из-за его низкой цены оно подходит для крупномасштабных заказов. Поверхностная обработка после обработки также может выполняться многими способами, поэтому его можно использовать в самых разных областях, и железо также принимается в качестве материала, обрабатываемого при холодной ковке.

Нержавеющая сталь: Легированная сталь, содержащая более 10.5% хрома и менее 1.2% углерода. Хром образует пассивную пленку, которая защищает поверхность корпуса. Поэтому изделия из нержавеющей стали имеют длительный срок службы, поскольку предотвращается коррозия.

Медь и латунь: Медь обладает превосходной теплопроводностью и используется в кухонной посуде, тепловых трубках и в качестве проводника в электронных устройствах. Она также образует защитную поверхностную пленку при контакте с воздухом. Однако ее самая большая сила — это отличная обрабатываемость. Медь мягкая и пластичная. Она широко используется в медных проводах, трубках и кастрюлях, поскольку ее легко обрабатывать. Это одна из причин, по которой она подходит для процессов гибки и вытяжки с помощью прессов холодной ковки.

Алюминий: Хотя алюминий в чистом виде имеет более низкую прочность на разрыв, его прочность можно увеличить путем добавления сплавов, таких как магний, марганец, медь, кремний, цинк и т. д., или с помощью таких процессов, как прокатка или термическая обработка. Он считается подходящим для холодной ковки из-за своей пластичности и способности легко принимать различные формы.

Холоднокованые детали также характеризуются более высокой точностью размеров при формовании по сравнению с другими коваными деталями. Кроме того, состояние поверхности лучше, чем при горячей или теплой ковке, поэтому в некоторых случаях отделочные работы могут не потребоваться. Крупные изделия или высокопрочные материалы могут быть подвергнуты точной холодной ковке с промежуточным отжигом или смазкой.

Для каких изделий применяется холодная ковка?

Холодная ковка используется для производства широкого спектра продукции в различных отраслях промышленности. Этот процесс особенно хорошо подходит для крупносерийного производства деталей, требующих высокой точности и прочности. Вот некоторые распространенные продукты, изготовленные методом холодной ковки:

Автомобильные Компоненты

Крепежные детали и винты: они широко используются в автомобильной промышленности и могут быть изготовлены с высокой точностью методом холодной ковки.

Шестерни: Высокоточные шестерни для трансмиссий и приводов обладают повышенной прочностью за счет упрочнения.

Валы: Методом холодной ковки можно изготавливать прочные и точные валы для использования в различных автомобильных изделиях.

Ступицы колес: Холоднокованые ступицы колес обладают необходимой прочностью и точностью для автомобильной промышленности.

Дорожки подшипников: Для дорожек подшипников решающее значение имеют высокая точность и гладкая поверхность, чего можно добиться с помощью холодной ковки.

Электротехника и электроника

Соединители: Электрические соединители выигрывают за счет хорошей проводимости и точных размеров, которые можно получить с помощью холодной ковки.

Клеммы: Клеммы требуют точной формы и хороших свойств материала, чего можно добиться с помощью холодной ковки без дополнительной обработки.

Строительство и строительная фурнитура

Гвозди и заклепки: это простые детали, которые часто производятся в больших количествах методом холодной ковки.

Болты и гайки: Резьба может быть подвергнута холодной формовке для создания более прочного профиля резьбы с лучшей усталостной прочностью.

Инструменты и оборудование

Гаечные ключи: инструменты, которым требуется определенная форма и высокая прочность, обычно изготавливаются методом холодной ковки.

Компоненты ручного инструмента: Различные компоненты ручного инструмента, такие как головки, могут быть изготовлены методом холодной ковки.

Компоненты для авиакосмической промышленности

Крепежные детали и штифты: крепежные детали аэрокосмического класса, которые должны выдерживать высокие нагрузки, часто изготавливаются методом холодной ковки для обеспечения прочности и точности.

Компоненты шасси: некоторые детали системы шасси могут быть подвергнуты холодной ковке для достижения требуемой прочности и допусков.

Потребительские товары

Компоненты часов: Небольшие, точные компоненты часов можно изготовить методом холодной ковки.

Кухонные принадлежности: Такие предметы, как ножи или ручки для столовых приборов, требующие определенной прочности и отделки, можно изготавливать методом холодной ковки.

Медицинские приборы

Имплантаты: некоторые медицинские имплантаты можно изготавливать методом холодной ковки, чтобы использовать свойства материала и точность, обеспечиваемые этим процессом.

Хирургические инструменты: Инструменты, используемые в хирургии, требующие точности и прочности, могут быть изготовлены методом холодной ковки.

Выбор холодной ковки в качестве производственного процесса зависит от требуемых свойств материала, геометрии детали и экономики производства. Благодаря высокой прочности, хорошей отделке поверхности и точности размеров, которые она обеспечивает, холодная ковка является привлекательным процессом для производства различных прочных и критически важных компонентов во многих отраслях промышленности.