Classificatie en ontwikkelingstrend van smeden Smeden kan op de volgende manieren worden geclassificeerd: 1) Classificatie door de plaatsing van gereedschappen en matrijzen die voor het smeden worden gebruikt. 2) Classificatie door smeedvormtemperatuur. 3) Classificatie op basis van de relatieve beweging van smeedgereedschappen en werkstukken. 1
Classificatie van smeden Smeden kan worden onderverdeeld in de volgende categorieën, afhankelijk van de plaatsing van de gebruikte gereedschappen en matrijzen, zie Tabel 1-1-1.
Het smeden van matrijzen kan worden onderverdeeld in de volgende categorieën, afhankelijk van de vormtemperatuur, zie Tabel 1-1-2.
Het smeden van matrijzen wordt geclassificeerd op basis van de relatieve beweging van gereedschappen en werkstukken, zie tabel 1 -1-3.
2
Ontwikkelingstrend van smeden 1. Ontwikkel een arbeidsbesparend vormproces. Het voordeel van smeden is dat het smeden van binnen dicht is en de structuur relatief uniform is, en de prestaties hoger zijn dan die van gietstukken en gelaste onderdelen, maar het nadeel is dat het vereist een grotere vervormingskracht. Jarenlang hebben mensen arbeidsbesparende smeedprocessen onderzocht en arbeidsbesparende gereedschappen ontworpen. De belangrijkste factoren die de vervormingskracht F bepalen en de manieren om inspanning te besparen, kunnen worden afgeleid uit de volgende formule: F=KReLA Waar K de spanningstoestandscoëfficiënt is, ook bekend als de beperkingscoëfficiënt. Voor spanningstoestanden met tegengestelde tekens is K < 1; voor triaxiale drukspanningstoestanden, K > 1, die K=6 of zelfs hoger kan bereiken; ReL is de vloeispanning, die het vermogen van het materiaal om plastische vervorming onder specifieke omstandigheden te weerstaan karakteriseert en afhangt van de samenstelling, structuur, vervormingstemperatuur, vervormingsgraad, vervormingssnelheid, enz. van het vervormde materiaal; A is de projectie van het contactgebied tussen het werkstuk en de matrijs in de richting van de hoofdkracht. Uit de bovenstaande analyse blijkt dat er drie belangrijke manieren zijn om inspanning te besparen: (1) Verlaag de beperkingscoëfficiënt K. In de productie wordt de afleidingsmethode vaak gebruikt om de vervormingskracht te verminderen. Ringvormige plano's worden bijvoorbeeld vaak gebruikt voor het nauwkeurig smeden van tandwielen. Tijdens het smeden vult het metaal de tandvorm naar buiten. Tegelijkertijd wordt, omdat een deel van het metaal naar binnen stroomt, de piekspanning in het midden van het massieve plano vermeden tijdens compressie, waardoor de vervormingskracht afneemt, zoals weergegeven in figuur {{10}}. Bij het terugextruderen van een cilindrisch onderdeel wordt een opslagstaaf aan het midden van het werkstuk toegevoegd om een opslagstaaf gedeeltelijk te extruderen (zie figuur 1-1-2), en vervolgens verwijderd. Op deze manier kan de vervormingskracht sterk worden verminderd. Figuur 1-1-3 toont de vergelijking van de verdeling van de vervormingskracht tijdens compressie met en zonder opslagstaaf. (2) Verminder stromingsstress. Tot de vormmethoden die tot deze categorie behoren behoren onder meer het vormen van superplastische materialen en het smeden van vloeibare matrijzen (dwz halfvaste vormen of vormen bij een bijna smeltpunt). De eerste is een vormmethode met een lagere reksnelheid, en de laatste is een vormmethode bij extreem hoge temperaturen. (3) Verklein het contactoppervlak. 2. Ontwikkel precisievormtechnologie. De laatste jaren bestaat er de term ‘net shape forging’, wat betekent dat er geen smeedstukken meer worden verwerkt. Momenteel kan de tolerantie van precisiesmeedstukken worden gecontroleerd binnen een bereik van 0,01 tot 0,05 mm. Duitsland heeft het smeden van dwarsassen (zie figuur 1-1-4) en interne en externe boogtandwielen (zie figuur 1-1-5) voor transmissies van auto's bereikt. In sommige gevallen is het moeilijk om de "netvorm" volledig te bereiken, en er is een overeenkomstige term "bijna netvorm", dus er is sprake van "bijna netvormvorming", smeden van bijna netvorm (Near net-vorm smeden). Uiteraard zijn er strenge eisen aan de matrijs om precisievorming te bereiken. Figuur 1-1-6 is het diagram van het malapparaat en de productonderdelen voor extrusie van boogtandwielen. De kenmerken van dit apparaat zijn: 1) Het bolvormige oppervlak van de stempel is zelfdragend om zijdelingse kracht te voorkomen. 2) De onderste matrijs heeft een afstelmechanisme om de concentriciteit van de bovenste en onderste matrijzen te garanderen. 3) De onderste matrijs heeft een hydraulische kleminrichting om de centreringsklemming te behouden. Het vormen is verdeeld in twee stappen, namelijk het warm voorvormen van de komvormige knuppel met externe tanden, en vervolgens het koud nabewerken (zie figuur 1-1-7). Eindige-elementenanalyse laat zien dat alleen de tandvorm van de preform trapeziumvormig is, wat het meest geschikt is. De tandvorm van het geëxtrudeerde staafmateriaal wordt niet bewerkt en alleen in tandwielen gesneden. 3. Gebruik een samengesteld proces. De te smeden knuppel kan een gesinterd poederonderdeel zijn of een knuppel gemaakt door spuitgieten. Figuur 1-1-8 toont het smeden van de knuppel gevormd door spuitgieten.
De laatste jaren combineert halfvast vormen gieten en smeden om energie te besparen en relatief nauwkeurige en hoogwaardige werkstukken te verkrijgen. Daarnaast is halfvast vormen ook een goede methode voor het vormen van vezelarme composietmaterialen en deeltjesversterkte composietmaterialen. Precisiebuig- en precisielasproces voor grote ringonderdelen. Vanwege de moeilijkheid bij het transporteren van grote flensonderdelen met een diameter van meer dan 8 meter, ontwikkelden Wang Zhongren en anderen een nauwkeurig buig- en precisielasproces voor grote ringonderdelen. Het grootste voordeel is dat het het gebruik van verticale draaibankprocessen kan vermijden. De belangrijkste processen van deze methode worden weergegeven in figuur 1-1-9: Figuur a is een gesmede vierkante knuppel, waarvan de lengte groter moet zijn dan de lengte van elke sector, en de verwerkingshoeveelheid van de koppen aan beide uiteinden moet worden gereserveerd; Figuur b is een speciaal gevormde doorsnede bewerkt door een portaalschaafmachine, inclusief een afdichtingsgroef en een lasgroef verbonden met de cilinder; Figuur c is precisiebuigen; Figuur d is een lasgroef voor stomplassen tussen de eindkoppen en de stompkoppen, nauwkeurig bewerkt volgens de booglengte; Figuur e is samengevoegd tot een ring; Figuur f is een flens- en cilinderlassen, en na het lassen in een flenscilinder wordt het afdichtingsoppervlak fijn bewerkt met behulp van een eenvoudig werktuig op de bouwplaats.
Figuur 1-1-10 is een foto van het nauwkeurig buigen van een grote flens. Gezien het feit dat de dwarsdoorsnede zal veranderen tijdens het daadwerkelijke buigproces, kan de numerieke simulatiemethode worden gebruikt voor voorspelling, en vervolgens kan de vorm van de dwarsdoorsnede worden gecorrigeerd op basis van de voorspellingsresultaten om de verwerkingsgrootte te bepalen die op de schaafmachine moet worden gegarandeerd . De numerieke eindige-elementensimulatieresultaten van de maatverandering van het gebogen onderdeel worden weergegeven in figuur 1-1-11.
4. Breid het toepassingsbereik van simulatie van smedenprocessen uit. Naarmate software volwassener wordt en de computerprijzen blijven dalen, wordt CAD/CAM steeds breder gebruikt. Het is de moeite waard te benadrukken dat simulatie van smeedprocessen in staat is geweest om het ontwerp van de matrijsstructuur met succes te optimaliseren, defecten zoals vouwen en insufficiëntie die kunnen optreden tijdens het vormproces te voorspellen, vormparameters te optimaliseren, spanningsverdeling in de matrijsholte te voorspellen en lokaal scheuren te voorkomen. of overmatige slijtage. Numerieke simulatie is geëvolueerd van puur academisch onderzoek naar praktisch gebruik. Momenteel kan de verdeling van de spanning en de reksnelheid in het werkstuk worden voorspeld, en kunnen de organisatie en prestaties na vervorming indien nodig worden voorspeld. Figuur 1-1-12 toont een voorbeeld van het elimineren van vouwen die ontstaan tijdens het smeedproces door de vorm van de matrijs te optimaliseren door middel van numerieke simulatie. Zoals weergegeven in figuur 1-1-12 is de reden voor het vouwen van het smeedstuk het onredelijke ontwerp van de vorm van de matrijs. Na het aanpassen van de matrijs wordt de bovenkant van het werkstuk samengedrukt onder de klemming van de bovenste matrijs, waardoor het vouwen volledig kan worden geëlimineerd. 5. Microforming Microforming in de kunststofverwerking wordt veroorzaakt door de grote vraag naar microonderdelen. De grote vraag naar deze micro-onderdelen wordt niet alleen veroorzaakt door de miniaturisering van elektrische apparaten. Met de ontwikkeling van medische apparaten, sensoren en opto-elektronische apparaten is ook de vraag naar micro-onderdelen snel toegenomen. Vanuit het perspectief van productiekosten en productie-efficiëntie is de kunststofverwerkingsmethode superieur aan de driedimensionale ultrafijne verwerkingstechnologie (LIGA-proces) die diepe röntgenlithografie, elektroforming-gieten en micro-plastic gieten integreert. Het zogenaamde microvormen betekent meestal dat ten minste één afmeting van het gevormde onderdeel kleiner is dan 0,5 mm. Omdat de korrelgrootte van de gebruikte grondstoffen niet veel is veranderd, dat wil zeggen dat de verhouding van de schaal van microonderdelen tot de korrelgrootte veel kleiner is dan de verhouding van de schaal van conventionele onderdelen tot de korrelgrootte, dus de twee doen dat niet. niet dezelfde wet volgen. Op dezelfde manier is de verhouding tussen het oppervlak en het volume van microonderdelen ook veel groter dan de overeenkomstige waarde van conventionele onderdelen. Dienovereenkomstig heeft het contactoppervlak een veel grotere impact op microvormen dan het vormen van conventionele onderdelen. Figuur 1-1-13 toont levendig de verandering in het aantal oppervlaktekorrels in verhouding tot het aantal totale korrels als gevolg van de verkleining. In de figuur is λx het veelvoud van de verkleining.
Figuur {{0}} laat zien dat de convexiteit op het werkstukoppervlak gemakkelijk een gesloten groef kan vormen voor het opslaan van smeermiddel na het afvlakken. Als de oppervlaktegrootte erg klein is, zoals bij microvormen, is het niet eenvoudig om een groef te vormen voor het opslaan van smeermiddel. Daarom laten de testresultaten voor de dubbele cup-extrusie getoond in figuur 1-1-15, wanneer de diameter van het werkstuk wordt verkleind van 4 mm naar 0,5 mm, zien dat onder de voorwaarde dat extrusie-olie als smeermiddel wordt gebruikt, de De wrijvingskracht neemt aanzienlijk toe met de verkleining van de grootte van het proefstuk, en de toename kan 20 maal bedragen. Figuur 1-1-16 toont een onderdeel gesmeed met draad met een diameter van minder dan 0,3 mm. Ter vergelijking is aan de rechterkant van de figuur een lucifer geplaatst. 6. Meerpunts flexibel vormen Meerpunts flexibel vormen is een nieuwe vormmethode voor het vervaardigen van schaalwerkstukken met grote krommingen, zoals weergegeven in figuur 1-1-17. De essentie ervan is om de onderste matrijs te discretiseren in meerdere verstelbare kleine matrijzen. Om te voorkomen dat de bovenkant van de kleine matrijs inkepingen in het werkstukoppervlak veroorzaakt, wordt een stalen plaat op de afzonderlijke matrijs geplaatst om een continu flexibel oppervlak te produceren. De bovenste mal bestaat uit polyurethaanblokken en beide zijden van het werkstuk zijn bedekt met polyurethaanplaten. Meerpunts flexibel vormen kan voornamelijk het vereiste werkstuk vervaardigen door de vorm van de onderste mal aan te passen. Om rekening te houden met de invloed van het terugveren van het werkstuk op de vormnauwkeurigheid, kan het matrijsoppervlak worden gecorrigeerd door de hoogte van de kleine matrijs aan te passen. Dit type mal is met succes gebruikt om de boogplaat van het krimplichaam van een grote windtunnel te vervaardigen. 7. Het vormen van composietmateriaal Het vormen van composietmateriaal heeft zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld. Voor composietmaterialen met lange vezels worden meestal halfvaste methoden gebruikt om ze te vervaardigen. K. Sigert heeft AlMg-legering, koolstofvezelversterkte composietvormonderdelen ontwikkeld. Zoals weergegeven in figuur 1-1-18 ligt de temperatuur bij de vorming van halfvaste stoffen tussen de solidus en de liquidus, die tussen 577 en 638 graden ligt. De voorvorm ervan wordt getoond in figuur 1-1-19. De vezels en de platen worden afwisselend gelegd en aan de buitenkant omwikkeld met aluminiumfolie. Voor het vormen van composietmaterialen met korte vezels moeten de korte vezels vooraf in een plano worden geperst en vervolgens wordt het vloeibare metaal onder druk in de openingen tussen de vezels gegoten, afgekoeld tot een halfvaste toestand en vervolgens geëxtrudeerd. Hu Lianxi en anderen hebben hiernaar onderzoek gedaan. Zhang Libin bestudeerde ooit de bereiding van PM-SiCp/2A12-composietmaterialen. De processtroom wordt weergegeven in figuur 1-1-20. Het heetpersen van de ingekapselde mal, het gesloten stuiken en de isothermische hete omgekeerde extrusie worden allemaal uitgevoerd op een huishoudelijke hydraulische pers met vier kolommen voor algemeen gebruik. Het PM-SiCp/2A12-composietmateriaal verwerkt door isotherme hete omgekeerde extrusie heeft goede mechanische eigenschappen. Vergeleken met de trekeigenschappen bij kamertemperatuur van dezelfde staat van metallurgisch blok 2A12, wordt de voorwaardelijke vloeigrens σ0,2 van het PM-SiCp /2A12-composietmateriaal dat SiCp15% (massafractie) en 20% (massafractie) bevat, verhoogd met 17,3 % en 24,6%, respectievelijk, en de treksterkte Rm wordt verhoogd met 2,5% en 10,2%, respectievelijk.
