keyword

Formowanie jest rodzajem procesu produkcyjnego stosowanego bardzo szeroko na całym świecie i jest jedną ze starych technik. Oto punkty, które szczegółowo omówimy w tym artykule:

Treść

Co tworzy? | Podstawy procesów obróbki plastycznej metali

Formowanie / Formowanie metalu to proces, w którym materiał odkształca się plastycznie, aby uzyskać wymagany kształt poprzez przyłożenie siły w taki sposób, aby generowane naprężenie było większe lub równe granica plastyczności, a jednocześnie powinna być mniejsza niż ostateczny stres materiału.

Rodzaje procesu formowania | Proces formowania w produkcji | Procesy formowania metali luzem | Procesy formowania metali | Operacje formowania | Rodzaj operacji formowania | Różne rodzaje formowania | | Klasyfikacja procesu formowania metali | Rodzaje obróbki plastycznej

Formowanie metalu:

1) Formowanie metali luzem: 

1. Kucie
2. Walcowanie
3. Wytłaczanie 
4. Formowanie drutu

2) Formowanie blachy

1. Gięcie
2. Głęboki rysunek kubka
3. Strzyżenie
4. Stretching
5. Spinning

3) Zaawansowane formowanie metalu

1. Super formowanie plastyczne
2. Galwanoplastyka
3. Operacje grzywny i bankowe
4. Hydroformowanie
5. Formowanie laserowe
6. Formowanie proszku

Ewolucja mikrostruktury w procesach formowania metali

Podczas formowania metalu materiał poddawany jest bardzo dużym naprężeniom, aby zmienić jego kształt. Następuje mikrostrukturalna zmiana materiału. Ale tworzenie kryształów zmieni się tylko wtedy, gdy będzie to praca na gorąco, czyli powyżej temperatury rekrystalizacji. Oznacza to, że materiał jest podgrzewany powyżej temperatury rekrystalizacji i następuje formowanie.

Temperatura w procesach formowania | Procesy formowania metali na gorąco | Procesy formowania metali na zimno | Wpływ temperatury na proces formowania metalu

• Temperatura jest bardzo ważnym czynnikiem w procesie produkcyjnym, ponieważ właściwości materiału są funkcją temperatury.
• Praca w procesie formowania podzielona jest na trzy części dotyczące podstaw temperatury:
• 1. Praca na zimno
• 2. Ciepła praca
• 3. Praca na gorąco
• Przed zdefiniowaniem powyższych punktów daj nam znać, jaka jest temperatura rekrystalizacji.

Temperatura rekrystalizacji:

• Temperatura, w której materiał zmieni układ swojego kryształu, jest znana jako temperatura rekrystalizacji.
• To wyjątkowa wartość dla każdego materiału
•  Ołów, cyna, cynk i kadm to materiał, którego temperatura rekrystalizacji jest równa temperaturze pokojowej, a zatem praca wykonywana na tych materiałach jest zawsze pracą na gorąco.
• Temperatura rekrystalizacji waha się od 0.5 do 0.9 razy od temperatury topnienia materiału.

Chłodne pracowanie:

• W przypadku pracy na materiale, gdy temperatura materiału jest niższa od temperatury rekrystalizacji, taka praca zaliczana jest do kategorii obróbki na zimno.
• Ilość siły i energii potrzebna do obróbki na zimno jest bardzo duża.
• Dokładność jest dość dobra w pracy na zimno w porównaniu do innych.
• Zwiększają się właściwości takie jak wytrzymałość i twardość. 
• Podczas gdy właściwości takie jak ciągliwość i ciągliwość zmniejszają się.
• Tarcie działające na zimno jest niskie.

Ciepła praca:

• Gdy na materiale pracuje się w temperaturze wyższej niż obróbka na zimno, ale niższej niż temperatura rekrystalizacji, materiał ten należy do kategorii obróbki na ciepło.
• Jest to preferowane w stosunku do obróbki na zimno, gdy przyłożona siła jest mniejsza.

Praca na gorąco:

• Gdy praca jest wykonywana na materiale, temperatura materiału jest wyższa niż temperatura rekrystalizacji, taka praca zaliczana jest do kategorii obróbki na gorąco.
• Ilość siły i energii wymagana do obróbki na gorąco jest mniejsza.
• Dokładność utrzymuje słabą w pracy na gorąco w porównaniu do innych.
• Zmniejszają się właściwości takie jak wytrzymałość i twardość.
• Podczas gdy właściwości takie jak ciągliwość i ciągliwość wzrastają.
• Tarcie działające na gorąco jest duże.

Rodzaje procesu formowania na zimno

Techniki formowania na zimno: proces wyciskania, proces gięcia, proces ciągnienia, proces ścinania. 

Proces wyciskania składa się z:

• Proces walcowania,
• Proces wytłaczania,
• Proces kucia,
• Proces doboru

Proces gięcia składa się z:

• Proces gięcia kątowego,
• Proces gięcia na rolkach,
• Proces formowania rolek,
• Proces zszywania,
• Proces prostowania
• Proces strzyżenia składa się z:
• Proces cięcia blach,

Wygaszanie.

• Proces rysowania składa się z:
• Proces ciągnienia drutu,
• Proces ciągnienia rur,
• Proces przędzenia metalu,
• Proces ciągnienia blach,
• Proces prasowania

Tarcie i smarowanie w procesie formowania metali | Tarcie w procesie formowania metalu

• tarcie podczas formowania metalu następuje w wyniku bliskiego kontaktu powierzchni przedmiotu obrabianego i narzędzia (matrycy, stempla) pod wysokim ciśnieniem (również wysoka temperatura dla niektórych operacji).
• To wysokie ciśnienie, wysokie naprężenie ściskające a także tarcie odgrywa bardzo ważną rolę w formowaniu produktu.
• Jednak do pokonania tego tarcia potrzeba ponad 50% energii.
• Jakość powierzchni jest opóźniona, żywotność narzędzia i matrycy jest skrócona.
• Aby przezwyciężyć takie niepożądane efekty wprowadza się smarowanie

Aby przezwyciężyć smarowanie cierne, przeprowadza się:

Smarowanie w procesie formowania metali | Rodzaje smarów stosowanych w obróbce plastycznej metali

Formowanie metalu wykorzystuje smarowanie: film na bazie wody, oleju, syntetyczny i stały

• Na bazie wody: są dobre do celów chłodzących, ale mają mniejszą smarowność. Są używane głównie do aplikacji o dużej prędkości.
• Na bazie oleju: Pokonuje wady smaru na bazie wody, ale brakuje mu rozpuszczalności dodatków.
• Syntetyczny: dzięki rozpuszczalności zapewnia również dobrą smarowność.
• Folia stała: może być używana z olejem/wodą lub bez, głównie do zastosowań pod wysokim ciśnieniem, przy niskiej prędkości i niskiej temperaturze.

Zalety i wady procesu formowania metalu

Zalety:

• Strata materiału jest znikoma lub zerowa (ponieważ nie jest zaangażowana żadna operacja ścinania / cięcia).
• Ziarno można zorientować w żądanym kierunku
• Przez obróbkę na zimno wzmacnia się i zwiększa się twardość, natomiast przez obróbkę na gorąco zwiększa się ciągliwość i kowalność.

Ograniczenia:

• Wymagana siła i energia jest bardzo wysoka
• Automatyzacja jest wymagana, dlatego jest kosztowna
• Z wyjątkiem kucia wszystkie inne procesy mogą wytwarzać jednolity przekrój.
• Krzyżowanie i podcinanie są trudne do wykonania.

Zastosowania procesu formowania metali

• Kanały o kształcie bezpośrednim. 
• Rury bezszwowe
• Pierścienie turbinowe.
• Produkty sprzętowe, takie jak gwóźdź, grad
• Narzędzia rolnicze używane do piłowania i cięcia.
• Produkty wojskowe
• Drzwi części konstrukcji samochodowej, osłona zewnętrzna nadwozia. 
• Różne produkty z tworzyw sztucznych

Walcowanie 

Walcowanie to proces, w którym żądany kształt uzyskuje się poprzez przepuszczenie materiału przez wałki. Wałki te są miejscami z odległością między nimi, która jest określona przez wymaganą grubość produktu wyjściowego. Ponieważ materiał jest zmuszany do przejścia przez tę szczelinę, dużą siłę wywierają również rolki. Liczba rolek zależy od przyłożenia siły.

Formowanie rolkowe (na gorąco)

• Walcowanie na gorąco to proces walcowania (znany również jako obróbka na gorąco), w którym materiał jest podgrzewany powyżej temperatury rekrystalizacji przed przepuszczeniem go przez walce.
• Zwiększa się plastyczność i ciągliwość, a zmniejsza się wytrzymałość i twardość
• Wykończenie powierzchni i dokładność wymiarów są słabe
• Wymagana siła i energia jest mniejsza w porównaniu do walcowania na zimno
• Tarcie jest wysokie

Formowanie rolkowe (na zimno)

• Walcowanie na zimno to proces walcowania (znany również jako obróbka na zimno), w którym materiał jest podgrzewany poniżej temperatury rekrystalizacji przed przepuszczeniem go przez walce.
• Zmniejsza się plastyczność i ciągliwość, a wzrasta wytrzymałość i twardość
• Wykończenie powierzchni i dokładność wymiarów są doskonałe
• Wymagana siła i energia jest większa niż w przypadku walcowania na gorąco
• Tarcie jest niskie

Rodzaje maszyny do formowania rolek

• Walcownie dwuwysokie
• Trzy-wysokie walcarki
• Cztery-wysokie walcarki
• Walcownia klastrowa
• Walcownia planetarna
• Walcarka tandemowa

Procesy i zastosowania formowania blach | Procesy formowania blach i projektowanie matryc | Proces formowania blach na rolkach | Procesy i zastosowania formowania blach

W operacji formowania blachy materiał odkształca się plastycznie i nie wykonuje się operacji cięcia.

Siła przyłożona w operacji formowania blachy jest większa niż granica plastyczności, aby przenosić odkształcenie, ale mniejsza niż naprężenie końcowe, ponieważ nie wykonuje się operacji skrawania w procesie formowania.

Różne rodzaje procesów formowania blach | Rodzaje procesu formowania blach | Rodzaje procesów formowania blach

• Gięcie
• Głęboki rysunek kubka
• Strzyżenie
• Stretching
• Spinning

Gięcie

Formowanie przez rozciąganie | Rodzaje formowania naciągowego

Jest to proces formowania blachy, w którym wybrany arkusz jest rozciągany i zginany w sposób ciągły na matrycy w celu uzyskania wymaganego kształtu. Nabiera kształtu wykrojnika.

Rodzaje formowania stretch:

• Formowanie wzdłużne rozciągliwe
• Rozciąganie poprzeczne

Proces głębokiego tłoczenia metalu,

Proces formowania metalu Guerin

Formowanie metalu w procesie guerin jest procesem formowania podczęści blachy. W tym procesie blacha jest tłoczona za pomocą stempla, aby uzyskać pożądany efekt. Jest to proste kształtowanie blachy metodą tłoczenia.

Proces formowania w prasie metalowej

Prasowanie metalu jest bardzo prostym procesem, w którym blacha jest przytrzymywana za pomocą zacisków i kształtowana za pomocą matrycy i stempla. Jest taki sam jak proces stemplowania.

Proces przędzenia w formowaniu metali | Proces przędzenia w formowaniu blach

W tym procesie krążek z blachy jest używany jako surowiec. Jest dociskany nad przędzarką do trzpienia. Krążek blachy jest dociskany do szybkoobrotowego trzpienia obrotowego za pomocą prasy. W tym procesie wytwarzane są obiekty symetryczne. Można go wykonać na maszynie CNC.

Proces formowania rolek w blachach

Formowanie rolkowe w blasze jest procesem, w którym wymagany kształt/rozmiar uzyskuje się poprzez przepuszczanie blachy przez rolki. Wałki te są umieszczone w odległości między nimi, która jest określona przez wymaganą grubość produktu wyjściowego. Ponieważ materiał jest zmuszany do przejścia przez tę szczelinę, dużą siłę wywierają również rolki. Liczba rolek zależy od przyłożenia siły

Rodzaje formowania rolkowego

• Walcownie dwuwysokie
• Trzy-wysokie walcarki
• Cztery-wysokie walcarki
• Walcownia klastrowa
• Walcownia planetarna
• Walcarka tandemowa

Wady w procesie formowania blach

Wady blachy:

Zmarszczka: fałdowanie utworzone wewnątrz głęboko tłoczonego elementu nazywa się zmarszczką. Można to wyeliminować, przykładając siłę przytrzymującą półfabrykat wzdłuż płyty paskowej.

Wady kolczyków: Fałdowanie utworzone na końcu kołnierza głęboko tłoczonego komponentu nazywane jest defektem ucha. Powstaje w wyniku obwodowych naprężeń ściskających lub anizotropowych właściwości materiału. 

Można to wyeliminować poprzez cięcie materiału po operacji głębokiego tłoczenia poprzez proces przycinania. Ilość przycinania materiału mieści się w zakresie naddatku na przycinanie.

Zadrapania: W procesie głębokiego tłoczenia z powodu tarcia występującego między elementem a matrycą powstają rysy, co zmniejsza jakość powierzchni. Można go wyeliminować przez odpowiednie smarowanie.

Pęknięcie narożne lub pęknięcie: pęknięcie narożne lub pęknięcie jest generowane na dnie głęboko tłoczonych elementów z powodu przerzedzenia materiału i koncentracji naprężeń. 

Skórka pomarańczy: Gdy wyżarzanie głęboko tłoczonego elementu przeprowadza się powyżej temperatury rekrystalizacji, obserwuje się, że ziarno rozszerza się niezależnie i wytwarza gruboziarniste ziarno. Który ma pewną strukturę jak skórka pomarańczy. Dlatego nazywa się ją skórką pomarańczową.

Zalety i wady procesu formowania blach | Zalety procesu formowania blach

Korzyść:

• Szybkość produkcji jest wysoka
• Minimalna ilość odpadów
• Jednolita gęstość
• Prosty proces
• Wysoka wytrzymałość
• Dobre wykończenie powierzchni

Niekorzyść:

• Wymagana duża siła
• Maszyny ciężkie
• Wymagana automatyzacja
• Nieco słaba w utrzymaniu dokładności

Kucie

Kucie to proces, w którym materiał odkształca się plastycznie, aby uzyskać żądany kształt, stosując dużą siłę ściskającą za pomocą młotków. Siła ściskająca jest przykładana w określonym miejscu kilka razy, aby uzyskać produkt końcowy.

Przeważnie kucie wykorzystuje proces obróbki na gorąco.

Wyciskanie | Proces formowania metalu przez wytłaczanie | Proces wytłaczania w formowaniu metali

Rodzaje wytłaczania:

1) Wytłaczanie do przodu/bezpośrednie: Wyciskanie hydrostatyczne.

2) Wytłaczanie wsteczne / pośrednie: Wytłaczanie udarowe lub wytłaczanie z wydrążonym tyłem.

Ciągnienie drutu | Ciągnienie procesu formowania metalu

Strefa 1: Strefa deformacji

Średnica wejściowa strefy jest równa średnicy pręta strefy, natomiast średnica końcowa jest średnicą potrzebnego drutu. Dlatego w tej strefie ma miejsce jakiekolwiek odkształcenie wymagane do przekształcenia pręta w drut. Nazywa się to strefą deformacji. Całkowity kąt zawarty stentowanej powierzchni strefy odkształcenia nazywany jest kątem matrycy lub kątem odkształcenia.

Strefa 2: Strefa smarowania

Strefa ta służy do dostarczania smaru w celu zmniejszenia tarcia i umożliwienia płynnego przebiegu procesu. Brak smarowania powoduje matowe, szorstkie i nieprzyjemne wykończenie powierzchni drutu.

Strefa 3: strefa wymiarowania

Ta strefa służy tylko do utrzymania przez pewien czas tego samego obciążenia, aby przekształcić odkształcenie sprężyste w trwałe odkształcenie plastyczne.

Strefa 4: Wyjście lub Strefa bezpieczeństwa

Strefa ta służy do zbierania smarów wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych.

Wykrawanie procesu formowania metalu

Wykrawanie to proces, w którym stempel jest używany do przykładania siły do ​​obrabianego przedmiotu w celu uzyskania wymaganej wydajności, a wynik może być w postaci działania cięcia/ścinania w zależności od materiału. Stosowany jest głównie do tworzenia otworów w blasze.

Zaawansowane procesy formowania metali | Zaawansowany proces formowania metalu

• Super formowanie plastyczne
• Galwanoplastyka
• Operacje grzywny i bankowe
• Hydroformowanie
• Formowanie laserowe
• Proces formowania metali proszkowych

Proces formowania metali proszkowych

Formowanie metalu energetycznego to proces, w którym surowiec ma postać proszku i jest dobrze wymieszany w celu uzyskania pożądanego składu produktu wyjściowego. Proszek jest wciskany do matrycy, a stempel jest używany do przyłożenia siły i przytrzymania go przez pewien czas. W celu zwiększenia gęstości produktu wprowadzono również zastosowanie ciepła. Służy do produkcji łożysk samosmarujących.

Wygaszanie procesu formowania metalu

Wykrawanie to wyspecjalizowany proces precyzyjnego formowania metalu, który obejmuje wytłaczanie na zimno i zaawansowane techniki tłoczenia. Daje czyste produkty o dobrej dokładności wymiarowej, ale koszt jest bardzo wysoki.

Używany głównie do produkcji części samochodowych i elektronicznych

Rodzaje tworzyw sztucznych do formowania próżniowego

• Akrylonitryl Butadienowo-styrenowy
• Akryl – Pleksiglas
• Poliester
• Polistyren
• poliwęglan
• polipropylen
• Polietylen

FAQ

Jakie są różne procesy formowania metali | Rodzaje procesów formowania metali | jakie są rodzaje formowania | Przykład procesu formowania metalu

1) Formowanie metali luzem: 

• Kucie
• Walcowanie
• Wytłaczanie 
• Formowanie drutu

2) Formowanie blachy

• Gięcie
• Głęboki rysunek kubka
• Strzyżenie
• Stretching
• Spinning

3) Zaawansowane formowanie metalu

• Super formowanie plastyczne
• Galwanoplastyka
• Operacje grzywny i bankowe
• Hydroformowanie
• Formowanie laserowe
• Proces formowania metali proszkowych

Proces formowania blach

• Gięcie
• Głęboki rysunek kubka
• Strzyżenie
• Stretching
• Spinning

Procesy formowania metali na gorąco

• Gdy praca jest wykonywana na materiale w temperaturze wyższej niż temperatura rekrystalizacji, taka praca zaliczana jest do kategorii obróbki na gorąco.
• Ilość siły i energii wymagana do obróbki na gorąco jest mniejsza.
• Dokładność utrzymuje słabą w pracy na gorąco w porównaniu do innych.
• Właściwości takie jak wytrzymałość i twardość maleją, podczas gdy właściwości takie jak ciągliwość i ciągliwość wzrastają.
• Tarcie działające na gorąco jest duże.

Proces formowania metalu w przemyśle samochodowym

W przemyśle samochodowym stosuje się głównie formowanie blach.

Jakie są wady procesu formowania metalu?

Wady toczenia:

Rozpościerający się: W walcowaniu, gdy materiał rozlewa się na całej szerokości, taka wada nazywa się rozlewaniem. Generalnie, gdy grubość taśmy jest bardzo duża, a szerokość jest mniejsza, materiał rozprowadzany wzdłuż kierunku szerokości

Aligator: Z powodu nadmiernego ścinania wzdłuż płaszczyzny ścinania pasma surowca czasami pęka on od środka i tworzy podobną strukturę jak pysk aligatora. Dlatego nazywa się to defektem aligatora.

Falistość: Ze względu na anizotropowe właściwości materiału inżynierskiego falistość, którą wytworzyłem na elementach walcowanych, taki defekt nazywamy defektem falistości.

Wady wytłaczania:

Wady bambusa: miękkie pęknięcie wzdłuż powierzchni elementu.

Ogon ryby: Występuje, gdy przeprowadza się ekstruzję na gorąco z zanieczyszczeniami w kęsach. Nazywa się to również wadą pippingu. Tworzy dziurę w zlewie na końcu kęsa.

Centralna seria: Pęknięcie środkowe to wewnętrzne pęknięcia obecne w produkcie. 

Wady formowania blach:

Zmarszczka: fałdowanie utworzone wewnątrz głęboko tłoczonego elementu nazywa się zmarszczką. Można to wyeliminować, przykładając siłę przytrzymującą półfabrykat wzdłuż płyty paskowej.

Wady kolczyków: Zagięcie utworzone na końcu kołnierza głęboko tłoczonego komponentu nazywane jest defektem ucha. Powstaje w wyniku obwodowych naprężeń ściskających lub anizotropowych właściwości materiału. Można to wyeliminować poprzez cięcie materiału po operacji głębokiego tłoczenia poprzez proces przycinania. Ilość przycinania materiału mieści się w zakresie naddatku na przycinanie.

Zadrapania: W procesie głębokiego tłoczenia z powodu tarcia występującego między elementem a matrycą powstają rysy, co zmniejsza jakość powierzchni. Można go wyeliminować przez odpowiednie smarowanie.

Pęknięcie lub złamanie naroża: pęknięcie narożne lub pęknięcie są generowane na dnie głęboko tłoczonych elementów z powodu przerzedzenia materiału i koncentracji naprężeń. 

Skórka pomarańczy: Gdy wyżarzanie głęboko tłoczonego elementu przeprowadza się powyżej temperatury rekrystalizacji, obserwuje się, że ziarno rozszerza się niezależnie i wytwarza gruboziarniste ziarno. Który ma pewną strukturę jak skórka pomarańczy. Dlatego nazywa się ją skórką pomarańczową.

Czy proces formowania metalu przez panel jest nadal w użyciu?

Tak, bicie panelowe jest nadal używane od kilku dni. Przeważnie w małych warsztatach samochodowych w celu odzyskania uszkodzonej części.

Jakie czynniki wpływają na odkształcalność podczas formowania metalu?

Właściwości takie jak ciągliwość, ciągliwość i odkształcalność są ważne przy formowaniu metali.

Czy istnieje jakaś różnica między procesem obróbki blachy a procesem formowania blachy?

Tak, w obróbce blach oprócz operacji formowania bierzemy pod uwagę cięcie/ścinanie, ale w formowaniu blach blacha nie podlega działaniu cięcia. Formowanie blach jest podrzędną częścią obróbki metali.

Jaka jest różnica między procesami formowania i kształtowania?

Formowanie to proces, w którym kęs jest przekształcany i formowany w określony kształt przy zastosowaniu siły ściskającej. Zmiany głośności są znikome.

Kształtowanie to proces, w którym materiał jest cięty i obrabiany aby uzyskać wymagany produkt wyjściowy. Ostre narzędzia tnące służą do obróbki materiału. Następuje zmiana głośności.

Jakie są typowe zastosowania blachy?

W samochodach pokrycie samolotów.

W sprzęcie AGD: poszycie żelazne, korpus pralki, łopatki wentylatora, przybory kuchenne itp.

Więcej powiązanych artykułów Inżynieria mechaniczna, odwiedź naszą

Przeczytaj Więcej Proces quasi-statyczny.

Podstawowe MŚP TechieScience

Zespół TechieScience Core MŚP to grupa doświadczonych ekspertów merytorycznych z różnych dziedzin nauki i techniki, w tym fizyki, chemii, technologii, elektroniki i elektrotechniki, motoryzacji, inżynierii mechanicznej. Nasz zespół współpracuje przy tworzeniu wysokiej jakości, dobrze udokumentowanych artykułów na szeroki zakres tematów naukowych i technologicznych dla witryny TechieScience.com.

Wszystkie nasze starsze MŚP mają ponad 7-letnie doświadczenie w odpowiednich dziedzinach. Są to albo pracujący profesjonaliści z branży, albo związani z różnymi uniwersytetami. Wspominać Nasi autorzy Strona, na której można poznać nasze podstawowe MŚP.