Forjarea și formarea incrementală sunt două procese distincte de prelucrare a metalelor, fiecare cu propriul său set de caracteristici, avantaje și limitări. În calitate de furnizor de forjare, am o vastă experiență în procesul de forjare și, de asemenea, am observat îndeaproape aplicațiile și diferențele de formare incrementală. În acest blog, voi aprofunda diferențele cheie dintre forjare și formarea incrementală pentru a vă ajuta să înțelegeți mai bine aceste două tehnici de fabricație importante.
Bazele procesului
Forjare
Forjarea este un proces de fabricație în care metalul este modelat prin aplicarea forțelor de compresie folosind un ciocan, o presă sau un alt echipament de forjare. Metalul este de obicei încălzit la un anumit interval de temperatură, unde devine mai maleabil, permițându-i să fie deformat în forma dorită. Există diferite tipuri de procese de forjare, inclusiv forjare deschisă - matriță, forjare închisă - forjare și forjare supărată.
În forjarea cu matriță deschisă, metalul este plasat între două matrițe plate sau simple, iar forța este aplicată pentru a modela metalul treptat. Acest proces este potrivit pentru producerea de piese mari și de formă simplă. Închis - forjarea matrițelor, pe de altă parte, folosește o pereche de matrițe cu forma exactă a piesei finale. Metalul este plasat în cavitatea matriței, iar forța este aplicată pentru a umple cavitatea complet, rezultând o piesă cu precizie dimensională ridicată. Forjarea deformată este utilizată pentru a mări aria secțiunii transversale a unei piese de prelucrat prin comprimarea ei axială.
Formare incrementală
Formarea incrementală este un proces flexibil de formare a tablei. În loc să folosească o matriță de dimensiune completă ca în procesele tradiționale de formare, formarea incrementală folosește un instrument mic care se mișcă de-a lungul unui traseu predefinit pentru a deforma treptat tabla în forma dorită. Există două tipuri principale de formare incrementală: formare incrementală în un singur punct (SPIF) și formare incrementală în două puncte (TPIF).
În SPIF, o singură unealtă este utilizată pentru a deforma tabla pe o placă de suport rigidă. Instrumentul se mișcă într-o serie de pași mici, schimbând treptat forma foii. TPIF folosește două unelte, câte una pe fiecare parte a tablei, care lucrează împreună pentru a deforma tabla. Acest proces poate obține forme mai complexe și un control mai bun asupra geometriei finale a piesei.
Proprietățile materialelor
Forjare
Forjarea are un impact semnificativ asupra proprietăților materialului piesei de prelucrat. Când metalul este forjat, structura granulară a metalului este rafinată și aliniată în direcția forței aplicate. Acest lucru are ca rezultat proprietăți mecanice îmbunătățite, cum ar fi rezistență mai mare, duritate mai bună și rezistență crescută la oboseală. Structura de cereale rafinată îmbunătățește, de asemenea, rezistența materialului la fisurare și la alte forme de defecțiune.
De exemplu, în industria auto, componentele forjate, cum ar fi arborii cotit și bielele, sunt preferate datorită rezistenței și durabilității lor ridicate. Procesul de forjare poate fi utilizat și cu o gamă largă de metale, inclusiv oțel, aluminiu, titan și aliaje de cupru. Fiecare metal are propriile sale caracteristici unice de forjare și necesită parametri de forjare specifici pentru a obține cele mai bune rezultate.
Formare incrementală
Formarea incrementală afectează și proprietățile materialelor tablei, dar într-un mod diferit. Pe măsură ce tabla este deformată progresiv, materialul suferă o deformare plastică locală. Acest lucru poate duce la întărirea prin lucru, ceea ce crește rezistența materialului în zonele deformate. Cu toate acestea, efectul de întărire poate să nu fie la fel de uniform ca în forjare, iar îmbunătățirea generală a proprietăților mecanice poate fi mai puțin semnificativă.
Tipul de material utilizat în formarea incrementală este în principal table, cum ar fi aluminiu, oțel și oțel inoxidabil. Grosimea tablei joacă, de asemenea, un rol important în proces. Foile mai groase pot necesita mai multă forță și pot fi mai dificil de format, în timp ce foile mai subțiri sunt mai flexibile, dar pot fi mai predispuse la încrețirea sau ruperea în timpul procesului de formare.
Precizie dimensională
Forjare
Forjarea poate obține o precizie dimensională relativ ridicată, în special în forjarea cu matriță închisă. Utilizarea matrițelor de precizie permite un control strict asupra formei și dimensiunii piesei finale. Cu toate acestea, există încă unii factori care pot afecta acuratețea dimensională în forjare, cum ar fi uzura matriței, dilatarea și contracția termică a metalului în timpul procesului de forjare și precizia echipamentului de forjare.
Pentru a asigura o precizie dimensională ridicată, operațiunile de forjare necesită adesea procese de prelucrare post-forjare, cum ar fi frezarea, strunjirea și șlefuirea. Aceste operațiuni de prelucrare pot îndepărta orice material în exces și pot obține dimensiunile finale și finisarea suprafeței necesare.
Formare incrementală
Formarea incrementală poate obține o precizie dimensională bună pentru forme simple până la moderat complexe. Utilizarea traseelor sculelor controlate de computer permite controlul precis asupra procesului de deformare. Cu toate acestea, pentru forme foarte complexe, obținerea unei precizii dimensionale ridicate poate fi o provocare. Factori precum înapoierea elastică, care este recuperarea elastică a materialului după deformare, pot afecta dimensiunile finale ale piesei.
Pentru a compensa revenirea elastică, la formarea incrementală sunt adesea folosiți algoritmi de control avansat și tehnici de calibrare. În plus, precizia procesului de formare incrementală poate fi limitată de rezoluția mișcării sculei și de rigiditatea mașinii.
Eficiența producției
Forjare
Forjarea este un proces relativ rapid atunci când se produc cantități mari de piese. Odată ce matrițele sunt realizate și echipamentul de forjare este configurat, rata de producție poate fi mare. Cu toate acestea, timpul de instalare inițial pentru forjare poate fi lung și costisitor, în special pentru piese complexe. Costul de fabricație a matriței, configurarea echipamentului și pregătirea materialului poate fi semnificativ.
De exemplu, în industria aerospațială, unde este necesară producția la scară largă de componente forjate de înaltă precizie, investiția inițială în echipamente de forjare și matrițe poate fi substanțială. Dar odată ce linia de producție funcționează, costul pe piesă poate fi relativ scăzut datorită volumului mare de producție.
Formare incrementală
Formarea incrementală este un proces mai flexibil, dar are o rată de producție relativ scăzută în comparație cu forjarea. Natura incrementală a procesului de deformare înseamnă că este nevoie de timp pentru ca unealta să se deplaseze de-a lungul întregului traseu și să deformeze tabla în forma dorită. Cu toate acestea, formarea incrementală are un timp de configurare foarte scurt. Deoarece nu necesită matrițe de dimensiune completă, costul sculelor este mult mai mic, iar procesul poate fi ajustat rapid pentru a produce diferite geometrii ale pieselor.
Acest lucru face ca formarea incrementală să fie ideală pentru producția de loturi mici, prototipare și producția de piese personalizate. De exemplu, pe piața de schimb pentru autovehicule, formarea incrementală poate fi utilizată pentru a produce panouri de caroserie personalizate sau componente interioare pentru un număr limitat de vehicule.
Complexitatea formelor
Forjare
Forjarea poate produce o gamă largă de forme, de la simple la moderat complexe. Închis - forjarea matrițelor poate obține forme relativ complexe, dar există încă limitări. Designul matrițelor și fluxul metalului în timpul forjarii trebuie luate în considerare cu atenție pentru a se asigura că metalul poate umple complet cavitatea matriței fără defecte.
Pentru formele foarte complexe cu degajări sau secțiuni cu pereți subțiri, forjarea poate să nu fie cel mai potrivit proces. În astfel de cazuri, pot fi necesare operațiuni suplimentare de prelucrare sau alte procese de fabricație pentru a obține forma finală.
Formare incrementală
Formarea incrementală este potrivită pentru producerea de forme complexe. Capacitatea sculei mici de a se deplasa pe o cale complexă permite crearea de piese cu suprafețe de formă liberă, trage adânci și geometrii complicate. Acest lucru face ca formarea incrementală să fie o alegere populară pentru industrii precum aerospațial și auto, unde sunt adesea necesare componente de formă complexă.
De exemplu, în industria aerospațială, formarea incrementală poate fi utilizată pentru a produce componente de aeronave ușoare și de formă complexă, cum ar fi învelișurile aripilor și panourile fuselajului. Procesul poate fi folosit și pentru a produce dispozitive medicale cu geometrii complexe, cum ar fi implanturi ortopedice.
Considerații de cost
Forjare
Costul forjarii este compus în principal din fabricarea matrițelor, costul materialului, funcționarea echipamentului și costul forței de muncă. Fabricarea matrițelor poate fi o cheltuială semnificativă, în special pentru piesele complexe. Costul echipamentului de forjare și întreținerea acestuia contribuie, de asemenea, la costul total. Cu toate acestea, atunci când se produc cantități mari de piese, costul pe piesă poate fi relativ scăzut datorită economiilor de scară.
De exemplu, dacă cauțiPiulițe forjate din titan, forjarea poate fi o opțiune rentabilă pentru producția de volum mare. Rezistența și durabilitatea ridicate a piulițelor forjate din titan le fac o alegere populară în industria auto și de curse.
Formare incrementală
Formarea incrementală are un cost de scule mai mic în comparație cu forjare, deoarece nu necesită matrițe de dimensiune completă. Cu toate acestea, rata de producție este relativ scăzută, ceea ce poate crește costul forței de muncă pe piesă. De asemenea, trebuie luate în considerare costul mașinii de formare incrementală și funcționarea acesteia. Pentru producția de loturi mici și prototiparea, formarea incrementală poate fi o opțiune mai eficientă din punct de vedere al costurilor datorită timpului său scurt de configurare și a costului redus al sculelor.
Concluzie
Pe scurt, forjarea și formarea incrementală sunt două procese importante de prelucrare a metalelor cu diferențe distincte. Forjarea este potrivită pentru producerea de componente de înaltă rezistență, cu proprietăți mecanice bune și precizie dimensională relativ ridicată, în special pentru producția la scară largă. Este ideal pentru aplicațiile în care rezistența și durabilitatea sunt critice, cum ar fi în industria auto, aerospațială și a mașinilor grele.
Pe de altă parte, formarea incrementală este un proces mai flexibil, care poate produce piese de formă complexă, cu un cost de scule relativ scăzut. Este potrivit pentru producția de loturi mici, prototipare și producția de piese personalizate.
În calitate de furnizor de forjare, înțeleg cerințele unice ale diferitelor industrii și pot oferi produse forjate de înaltă calitate, care să răspundă nevoilor dumneavoastră specifice. Dacă sunteți interesat de componente forjate sau aveți întrebări despre procesul de forjare, vă rugăm să nu ezitați să mă contactați pentru achiziții și discuții ulterioare.
Referințe
- Boyer, RR, Welsch, G., & Collings, EW (1994). Manual de proprietăți ale materialelor: aliaje de titan. ASM International.
- Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., & Duflou, JR (2005). Formare incrementală asimetrică într-un singur punct a tablei. Analele CIRP, 54(2), 623 - 650.
- Kalpakjian, S. și Schmid, SR (2008). Inginerie și tehnologie de producție. Pearson Prentice Hall.
