Care este diferența dintre mirea deschisă și forjarea cu matrițe închise?

Forjarea este un proces fundamental de prelucrare a metalelor care implică conturarea metalului prin aplicarea forțelor de compresie localizate, de obicei prin ciocanare sau presare. Acest proces îmbunătățește rezistența metalului, durabilitatea și rezistența la oboseală prin rafinarea structurii sale de cereale și eliminarea defectelor interne. În lumea forjării, două metode primare ies în evidență: Forjarea deschisă a morturilor şi Forjare închisă . În timp ce ambele urmăresc transformarea metalului, acestea diferă semnificativ în abordarea, instrumentele și caracteristicile produsului final.

Forjarea deschisă a matriței: arta modelării fără restricții

Forjarea deschisă a morturilor , adesea denumită „forjare gratuită”, este un proces de formare a metalelor în care piesa de prelucrat este modelată între mai multe matrițe care nu încadrează complet materialul. În schimb, matrițele (de obicei plate sau cu contururi simple) lovesc în mod repetat și comprimă metalul, permițându -i să curgă și să se extindă în direcții perpendiculare pe forța aplicată. Operatorul manipulează continuu și repoziționează piesa de lucru în timpul procesului, obținând treptat forma dorită.

Cum funcționează

În forjarea deschisă a matriței, o bilet de metal încălzit este așezată pe o matriță mai mică staționară. O matriță superioară, atașată la un ciocan sau o apăsare, apoi coboară, aplicând forța pe material. Pe măsură ce metalul se deformează, se răspândește spre exterior. Operatorul se rotește și manipulează piesa de lucru între accidente vasculare cerebrale, permițând diverse operații precum supărarea (lungimea în scădere, creșterea secțiunii transversale), îmbinarea (reducerea grosimii, lungimea crescândă) și piercingul. Acest proces iterativ rafinează structura internă a cerealelor, îmbunătățind proprietățile mecanice.

Avantajele forjei deschise

• Capacitate mare de parte: Forjarea deschisă a matriței este ideală pentru producerea unor componente foarte mari și grele, uneori cântărirea mai multor tone sau mai mult, deoarece nu există limitări stricte impuse de dimensiunea matriței.

• Flexibilitate și personalizare: Absența matriilor complet închise permite o mai mare flexibilitate în modelare și capacitatea de a produce piese personalizate sau unice, cu geometrii variate. Acest lucru îl face potrivit pentru prototipuri și producția de volum redus.

• Proprietăți îmbunătățite ale materialului: Lucrul continuu al metalului în timpul forjării morți deschise duce la un flux excelent de cereale, microstructura îmbunătățită, porozitatea redusă și proprietățile mecanice îmbunătățite, cum ar fi rezistența la oboseală și rezistența la impact.

• Costuri mai mici de scule: Mărumirea folosită în forjarea morți deschise sunt mai simple și mai puțin costisitoare de produs în comparație cu matrițele complexe necesare pentru forjarea la matrițe închise.

• Deșeuri de materiale reduse (pentru piese simple): Pentru forme simple, excesul de material poate fi adesea reelaborat, ceea ce duce la mai puține deșeuri.

Dezavantaje ale forjărilor deschise

• Precizie dimensională inferioară: Realizarea toleranțelor strânse cu forjarea deschisă a matriței poate fi dificilă, necesitând adesea operațiuni ulterioare de prelucrare pentru a satisface dimensiuni precise.

• Mai puțin eficient pentru forme complexe: Producerea de geometrii extrem de complexe sau complexe este dificilă și consumă timp cu forjarea deschisă a matriței, deoarece se bazează foarte mult pe abilitatea operatorului.

• Costuri mai mari ale forței de muncă: Procesul este intensiv în forța de muncă din cauza necesității unei manipulări continue a piesei de lucru de către operatori calificați.

• Rata de producție mai lentă: Forjarea deschisă a matriței este, în general, un proces mai lent în comparație cu forjarea matriței închise, ceea ce o face mai puțin potrivită pentru producția cu volum mare.

Aplicații de forjare deschisă

Forjarea deschisă a matriței este utilizată în mod obișnuit pentru componente mari, grele, unde rezistența ridicată și integritatea structurală sunt esențiale. Exemple includ:

• Arbori și fusuri industriale: Pentru generarea de energie electrică, minerit și utilaje grele.

• Inele și cilindri: Utilizat în vase sub presiune, turbine și aplicații aerospațiale.

• Semifabricate și blocuri: Preforme pentru procesare ulterioară sau ca componente terminate în diferite industrii.

• Componente de scule: Dies, mandrels și alte instrumente care necesită o rezistență ridicată.

Forjarea matriței închise: precizie și repetabilitate

Forjare închisă , cunoscută și sub denumirea de „Forging Impression Die”, implică plasarea unei bilete de metal încălzite într -o cavitate de matriță care încadrează complet materialul. Metalul este apoi supus la presiune ridicată sau la impacturi multiple ale ciocanului, forțându -l să curgă și să umple contururile complexe ale impresiei de matriță. O cantitate mică de material în exces, numită „bliț”, este stoarsă din cavitatea matriței, ceea ce indică faptul că matrița a fost complet umplută. Acest bliț este ulterior tăiat.

Cum funcționează

Procesul începe cu un set precis de matrițe, de obicei format dintr -o matriță superioară și inferioară, fiecare cu o impresie specifică care face parte din forma produsului final. Billet -ul metalic încălzit este plasat în matrița inferioară, iar matrița superioară coboară, apăsând metalul în cavitatea matriței. Metalul curge sub o presiune imensă, umplând fiecare detaliu al matriței. Mai multe impresii pot fi utilizate în secvență (de exemplu, preformarea, blocarea, finisarea) pentru a obține treptat forma finală, optimizarea fluxului de material și a duratei de viață.

Avantaje pentru forjarea morți închise

• Precizie și repetabilitate dimensională înaltă: Forjarea cu matrițe închise produce piese cu toleranțe strânse și finisaje excelente de suprafață, minimizând nevoia de prelucrare ulterioară. Acest lucru îl face ideal pentru producerea în masă a pieselor identice.

• Geometrii complexe: Capacitatea de a crea impresii complexe de matriță permite producerea de forme complexe care ar fi dificilă sau imposibil de realizat cu forjarea deschisă a matriței.

• Proprietăți mecanice excelente: La fel ca forjarea deschisă a matriței, forjarea cu matrițe închise rafinează structura cerealelor, ceea ce duce la o rezistență sporită, ductilitate și rezistență la impact. Fluxul controlat asigură o orientare optimă a cerealelor.

• Deșeuri de materiale reduse (pentru piese complexe): În timp ce se produce bliț, utilizarea generală a materialului pentru forme complexe poate fi eficientă datorită modelului precis.

• Rate mari de producție: Odată ce matrițele sunt făcute, forjarea cu matrițe închise poate fi extrem de automatizată, ceea ce duce la cicluri de producție rapide și la producția cu volum mare.

Dezavantaje ale forjării morți închise

• Costuri mari de scule: Proiectarea și fabricarea matriilor complexe, precis prelucrate, sunt scumpe, ceea ce face ca marea închisă să forțeze mai puțin rentabilă pentru producția de producție cu volum redus sau prototipuri.

• Limitări de dimensiune: Mărimea pieselor produse de forjarea matriței închise este limitată de capacitatea echipamentului de forjare și de capacitatea de a crea matrițe mari și complexe.

• Mai puțin flexibil: Odată ce morții sunt făcute, acestea sunt specifice unei anumite părți. Orice modificări de proiectare necesită matrițe noi, creșterea costurilor și timpii de plumb.

• Potențial pentru formarea flash: În timp ce este controlat, formarea FLASH necesită o operație de tuns, adăugând un pas mic la procesul general.

Aplicații de forjare a matriței închise

Forjarea la matriță închisă este utilizată pe scară largă pentru componente care necesită o rezistență ridicată, o precizie și o calitate constantă în volume mari. Aplicațiile comune includ:

• Componente auto: Arbori cotit, tije de conectare, angrenaje, articulații de direcție și piese de suspensie.

• Industria aerospațială: Lamele de turbină, componentele angrenajului de aterizare și părțile structurale unde raportul de rezistență-greutate este esențial.

• Petrol și gaze: Componente de foraj, corpuri de valvă și flanșe care rezistă la presiuni mari și medii dure.

• Instrumente de mână: Cheii, clește și alte instrumente care necesită durabilitate.

• Utilaje agricole: Componente care necesită o performanță robustă în condiții solicitante.

Alegerea procesului de forjare corect

Alegerea dintre mirea deschisă și forjarea cu matrițe închise depinde de mai mulți factori critici:

• Dimensiunea părții și complexitatea: Pentru piese mari, simple sau componente personalizate, forjarea deschisă a matriței este adesea alegerea preferată. Pentru piese mai mici, complexe, care necesită o precizie ridicată, forjarea la matrițe închise este mai potrivită.

• Volumul producției: Producția cu volum redus sau prototip favorizează forjarea deschisă a matriței din cauza costurilor mai mici de scule. Producția cu volum ridicat beneficiază foarte mult de eficiența și repetabilitatea forjării morți închise.

• Cerințe de toleranță: Dacă toleranțele dimensionale strânse și o finisare superioară a suprafeței sunt cruciale, forjarea cu matrițe închise este câștigătorul clar. Forjarea deschisă a matriței necesită adesea prelucrări suplimentare.

• Proprietăți materiale: În timp ce ambele procese îmbunătățesc proprietățile mecanice, caracteristicile specifice ale fluxului și structura cerealelor rezultate ar putea influența alegerea pentru anumite aplicații critice.

• Cost și timp de plumb: Costurile de scule și timpii de plumb pentru fabricarea matrițelor sunt considerente semnificative, în special pentru forjarea cu matrițe închise.

În concluzie, atât forjarea deschisă a matriței, cât și cea închisă sunt tehnici de prelucrare a metalelor de neprețuit, fiecare oferind avantaje distincte pentru nevoile specifice de fabricație. Înțelegerea diferențelor lor este esențială pentru selectarea celei mai potrivite metode de forjare pentru a obține proprietăți optime ale materialelor, precizia dimensională și rentabilitate pentru o aplicație dată.