Wytłaczanie metali: Co To jest, różne typy i typowe zastosowania

3D Insider jest obsługiwany przez reklamy i zarabia na kliknięciach, prowizjach ze sprzedaży i innych sposobach.

jedną z najważniejszych właściwości metali jako fundamentu epoki przemysłowej jest dwoistość między ciągliwością a wytrzymałością. Metale są naturalnie mocne i selektywnie odporne na degradację chemiczną i fizyczną, ale to ich ciągliwość pozwala na przetwarzanie na różne części sprzętu i materiały budowlane.

jednym z najlepszych pokazów ciągliwości metali jest proces zwany wytłaczaniem metalu. Jak dokładnie działa wytłaczanie metalu i jakie są niektóre z jego typowych zastosowań?

co to jest wytłaczanie metalu?

wytłaczanie to proces, w którym surowiec jest przepychany przez inny kawałek twardego materiału – zwany matrycą – w celu wymuszenia dostosowania go do wcześniej określonego kształtu. Pomyśl o tym jak o wisience na torcie; zmieniając końcówkę worka do rur, możesz również zmienić wygląd wisienki, gdy dotknie ciasta.

wytłaczanie, jako ogólny proces produkcyjny, Nie dotyczy wyłącznie metali. Jest to metoda, dzięki której stopiona zawiesina z tworzywa sztucznego jest formowana w cienkie pasma i cięta na granulki, które mają być używane do produkcji różnych produktów z tworzyw sztucznych. Nowoczesne cegły są produkowane na dużą skalę w procesie wytłaczania ceramiki. W przemyśle spożywczym zastosowanie wytłaczarki jest powodem, dla którego możemy kupić suszony makaron, który jest idealnie ukształtowany i pokrojony.

jeśli chodzi o metale, istnieje kilka unikalnych czynników, które sprawiają, że proces wytłaczania jest nieco bardziej złożony. Miękki metal, taki jak aluminium, może być wytłaczany bez podwyższonej temperatury, ale twardsze metale będą musiały zostać podgrzane do „temperatury wytłaczania”, która jest nieco niższa niż temperatura topnienia określonego metalu. Pozwala to na to, że metal jest na tyle plastyczny, że można go przepchnąć przez matrycę, ale wystarczająco sztywny, aby utrzymać jego kształt zaraz po.

wytłaczanie można wykonać w celu przetworzenia praktycznie wszystkich metali przemysłowych, w tym tytanu, mosiądzu, miedzi, stali i cynku. Materiałem wyjściowym do wytłaczania metalu jest zwykle długi cylinder, zwany okrągłym kęsem.

smarowanie wytłaczania metalu

tarcie między kęsem a matrycą jest jednym z największych problemów wytłaczania metalu. Jeśli nie zostanie to uwzględnione, nadmierne tarcie będzie oznaczać, że musisz wykonać więcej pracy na wale i że matryca może się przedwcześnie zużyć.

aby rozwiązać problem tarcia, większość procesów wytłaczania metali wykorzystuje obecnie proces Sejournet do nakładania smaru na powierzchnię metalu. Ten smar jest warstwą proszku szklanego, który jest nakładany na podgrzaną metalową kęs. Proszek szklany prawie natychmiast topi się i tworzy cienką warstwę, która działa jak smar i działa jako bariera między metalem a matrycą.

zastosowanie szkła jako środka smarnego zapewnia dwie główne zalety. Pierwszym z nich jest niska przewodność cieplna szkła, która skutecznie izoluje matrycę z gorącego metalu, co pomaga uniknąć przyspieszonej degradacji. Drugą zaletą szkła jest to, że można go bardzo łatwo usunąć z części metalowej po wytłoczeniu.

wytłaczanie na gorąco vs. wytłaczanie na zimno

może to zabrzmieć dziwnie nawet rozważyć wykonanie wytłaczania na zimno, ponieważ wszyscy wiemy, że metale są łatwiejsze do pracy, gdy są gorące. Dlaczego więc wytłaczanie na zimno jest w ogóle czymś? Istnieje kilka powodów, ale spójrzmy najpierw na mocne i ograniczenia wytłaczania na gorąco.

wytłaczanie na gorąco: plusy i minusy

1. Mniej pracy wału

głównym powodem nagrzewania metalowego kęsa przed wytłaczaniem jest poprawa urabialności metalu. Sferoidalny metal może łatwiej przejść przez matrycę, co wymaga mniejszej siły w wale, aby go przepchnąć.

2. Lepsza wytrzymałość mechaniczna dzięki rekrystalizacji

większość metali ma niedoskonałości w postaci pęcherzyków powietrza uwięzionych w matrycy metalu. Podgrzewając metal i przepychając go przez wąski otwór, metalowy materiał może być redystrybuowany i wypełniony tymi kieszeniami powietrznymi. Na poziomie molekularnym Atomy metali mogą zmieniać orientację i tworzyć większe, silniejsze struktury krystaliczne. Skutkuje to ogólnym wzmocnieniem właściwości mechanicznych metalu.

3. Utlenia powierzchnię metalu

największą wadą ogrzewania metalu przed wytłaczaniem jest fakt, że wyższe temperatury mogą przyspieszyć proces utleniania. Chociaż wpływa to tylko na zewnętrzną powierzchnię wytłaczanej części metalowej, utrata materiału z powodu utleniania może skutecznie anulować zyski dokonane na wytrzymałości mechanicznej części z powodu wytłaczania na gorąco. Nawet na poziomie kosmetycznym utleniona metalowa część nigdy nie będzie pożądana.

wytłaczanie na zimno: plusy i minusy

1. Szybszy i mniej energochłonny proces

mimo że siła potrzebna do przepchnięcia zimnego kęsa metalowego przez matrycę jest większa, konieczność podgrzania kilkuset ton metalu w ciągłym procesie produkcyjnym jest znacznie bardziej energochłonna i zajmuje dużo czasu. Z tego powodu przemysł wytwórczy na dużą skalę preferuje drogę wytłaczania na zimno, jeśli to możliwe.

2. Zapobiega utlenianiu

ogromną zaletą wytłaczania na zimno jest to, że unikasz problemów z utlenianiem. W ten sposób części metalowe wykonane przez wytłaczanie na zimno wychodzą z lepszym wykończeniem i dokładnością wymiarową.

3. Nie jest możliwe dla twardych metali

gdyby możliwe było wytłaczanie na zimno dla wszystkich metali, wszyscy by to robili. Jednak rzeczywistość jest taka, że niektóre metale są po prostu zbyt twarde do wytłaczania na zimno. Należy również wziąć pod uwagę złożoność przekroju matrycy. Bardzo złożone projekty mogą nie być możliwe bez korzyści ciągliwości, które zapewnia wytłaczanie na gorąco.

rodzaje wytłaczania metalu

oprócz wyboru wytłaczania na gorąco lub na zimno, procesy wytłaczania i sprzęt można dalej podzielić na sposób, w jaki kęs, matryca i wał współdziałają ze sobą.

bezpośrednie wytłaczanie

bezpośrednie wytłaczanie, najczęściej spotykany typ, odbywa się po prostu przez przepychanie metalowego kęsa przez matrycę za pomocą wałka, który popycha do przodu – tak jak większość ludzi to sobie wyobraża. Prostota metody jest jej największą siłą, ponieważ nie wymaga skomplikowanych narzędzi ani sprzętu. Bezpośredni proces wytłaczania może być stosowany zarówno do wytłaczania na gorąco, jak i na zimno.

jednak ruch wału wewnątrz wnęki i kontakt kęsa i matrycy oznaczają, że proces tworzy dużo tarcia. Zwiększa to zapotrzebowanie siły na wał, przekładając się na większe zapotrzebowanie mocy. Siła potrzebna do przepchnięcia kęsa przez matrycę również musi być zróżnicowana, aby zapewnić stałą przepustowość.

wytłaczanie pośrednie

w procesie wytłaczania pośredniego kęs pozostaje statyczny wewnątrz wału, podczas gdy ram popycha matrycę do niego. Poprzez odwrócenie, która część się porusza i która część jest statyczna, wytłaczanie pośrednie znacznie zmniejsza tarcie generowane przez proces, co skutkuje niższym zużyciem energii. Zarówno procesy wytłaczania na gorąco, jak i wytłaczania mogą być również wykonywane przez wytłaczanie pośrednie.

największym wyzwaniem podczas wytłaczania pośredniego jest podparcie wytłaczanej części, która pozostaje wewnątrz wału. Oznacza to również, że należy podjąć dodatkowy krok w celu usunięcia wytłaczanej części z wału, co nieco spowalnia proces.

wytłaczanie hydrauliczne

jak sama nazwa wskazuje, wytłaczanie hydrauliczne wykorzystuje mechaniczną zaletę płynu hydraulicznego (Zwykle oleju rycynowego) do przepychania kęsa przez matrycę. Chociaż wał jest nadal niezbędny do pchania płynu hydraulicznego, siły ściskające w płynie mnożą tę siłę, dzięki czemu jest to proces, w którym zużywa się najmniej pracy wału. Fakt, że płyn wywiera siły hydrauliczne we wszystkich trzech kierunkach, pomaga również utrzymać stały nacisk na kęs.

kolejnym czynnikiem zmniejszającym zapotrzebowanie na moc w procesie wytłaczania hydraulicznego jest fakt, że kęs nie musi stykać się z wałem. Ponieważ kęs jest zawieszony w płynie hydraulicznym, nie ma tarcia między kęsem a wałem, co skutkuje mniejszą energią odpadu.

wyzwaniem instalacji wytłaczania hydraulicznego jest to, że jest on znacznie bardziej skomplikowany w porównaniu z wytłaczarką bezpośrednią lub pośrednią. Ma więcej ruchomych części,a trudność z zawartością wysokociśnieniowego płynu hydraulicznego wewnątrz wału może być większa niż jego wartość. Ponieważ kęs jest w bezpośrednim kontakcie z płynem, nie jest możliwe hydrauliczne wytłaczanie dla podgrzewanego kęsa metalowego.

wytłaczanie boczne

napęd wytłaczania bocznego jest jedynie orientacją sprzętu, w której siła wywierana na wał jest boczna w kierunku wytłaczania. Zazwyczaj odbywa się to przy bezpośredniej orientacji wytłaczania. Ten typ sprzętu ma mniejszą powierzchnię, ale może być używany tylko z miękkimi metalami.

typowe zastosowania wytłaczania metalu

wytłaczanie metalu jest ważnym procesem przemysłowym, który pomaga tworzyć jedne z najważniejszych części sprzętu używanych w różnych dziedzinach. Podstawowym celem wytłaczania metalu jest produkcja metalowych prętów, drutów lub wałów o różnych przekrojach. Dzięki złożoności kształtów, które mogą być wytwarzane przez wytłaczanie metali, można go wykorzystać do tworzenia metalowych części, które prawie dokładnie się ze sobą blokują, co zapewnia niezawodną konfigurację i trwalszą konstrukcję.

wytłaczana część nie musi być prosta. Miękki metal można manipulować po matrycy, aby przybrać zakrzywione formy, dzięki czemu są bardziej atrakcyjne jako wizualny akcent do wnętrz budynków i fasad. Niestandardowe metalowe wały były używane jako oprawy oświetleniowe lub poręcze na klatkach schodowych. Producenci stają się coraz bardziej kreatywni w sposobie korzystania z wytłaczania metalu, praktycznie gwarantując, że jest to technika, która będzie nadal stosowana przez następne kilkadziesiąt lat.

myśli końcowe

zdolność do wytwarzania i manipulowania metalami w różnych kształtach była jednym z najważniejszych kroków technologicznych, które zrobiliśmy, aby zapoczątkować erę przemysłową. Wytłaczanie metali jest jedną z najstarszych takich technik, która pozostaje bardzo istotna do dziś. Gdziekolwiek jesteś, wokół ciebie jest prawdopodobnie kilkadziesiąt przedmiotów, które są produktem wytłaczania metalu-w tym fundamenty budynków, poręcze, nogi stołu, czy łodyga parasola. Dzięki niesamowitej niezawodności i wszechstronności wytłaczanie metali nie będzie miało znaczenia tak długo, jak długo nadal polegamy na metalach dla wszystkich naszych potrzeb budowlanych, przemysłowych i projektowych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.