Bazele forjării aluminiului - forjare la cald și forjare la rece

Aluminiul și aliajele sale sunt printre cele mai populare metale neferoase, ocupând locul al doilea în producție, după oțel. Aluminiul este al optulea cel mai abundent element din scoarța terestră după greutate și este mai abundent decât toate celelalte metale neferoase luate împreună. Densitatea sa este doar o treime din cea a oțelului (2,7 g/cm³ pentru aliajele de aluminiu și aproximativ 7,85 g/cm³ pentru oțel). Această densitate scăzută face ca aliajele de aluminiu să fie ideale pentru aplicații ușoare, cu o bună rezistență, rigiditate și o durată de viață ridicată la oboseală, ceea ce le face ideale pentru elementele portante.

Aliajele de aluminiu sunt foarte ductile și, prin urmare, potrivite pentru modele complicate și piese forjate cu toleranțe reduse. Piesele forjate din aluminiu au caracteristici mai bune decât piesele forjate din oțel în ceea ce privește rezistența la coroziune, conductivitatea termică și proprietățile nemagnetice. În multe privințe, acestea sunt superioare pieselor forjate din oțel.

Piesele forjate din aluminiu au multe aplicații datorită caracteristicilor lor; acestea sunt utilizate în mașini, aviație, automobile, căi ferate, nave, construcții, poduri, produse chimice și centrale electrice. Aluminiul poate fi înlocuit cu piesele forjate din oțel, ceea ce poate reduce greutatea produselor mecanice cu 60%, crescând în același timp rezistența. Acest lucru a făcut ca aluminiul să fie utilizat pe scară largă în aviație, industria aerospațială și industria de apărare datorită greutății sale reduse și rezistenței ridicate. De exemplu, structurile aeronavelor conțin aluminiu forjat în intervalul 15% până la 50%. Acest articol va discuta procesul de forjare a aluminiului și cele mai frecvente tehnici de forjare a aluminiului, cum ar fi forjarea la cald, la rece și la picătură.

Caracteristicile de forjare ale metalului de aluminiu

Din punct de vedere al forjabilității, aliajele de aluminiu sunt aproape la fel ca oțelul carbon și oțelul structural slab aliat.

Variația rezistenței la deformare la temperaturi ridicate

Aliajele de aluminiu prezintă o gamă largă de rezistență la deformare (sau tensiune de curgere) în funcție de tipul de aliaj. Aliajele de aluminiu cu rezistență mică până la medie din seria 6000 sunt mai sensibile la deformare la temperaturi ridicate. Pe de altă parte, aliajele de aluminiu cu rezistență ridicată, în special cele din seria aluminiu seria 7000 cum ar fi aliajele Al-Zn-Mg-Cu au fost raportate ca oferind o rezistență mai mare la deformare la temperaturi ridicate.

De exemplu, un aliaj de aluminiu dur are o limită de rezistență la forjare de 40 MPa la 500°C, în timp ce aliajul de aluminiu 6061 are o limită de rezistență la forjare de 20 MPa. Aceasta înseamnă că sarcina de deformare la forjare pentru acesta din urmă este de aproximativ jumătate din cea a primului.

Rezistența la deformare la temperaturi ridicate și la temperatura camerei

La temperatura camerei, majoritatea aliajelor de aluminiu rezistente la deformare oferă o rezistență mai mică la deformare decât oțelul carbon. Dar la temperaturi ridicate, capacitatea lor de a rezista la deformare poate fi mai mică, similară sau chiar mai bună decât cea a oțelului carbon.

Sensibilitate la temperatură

Aliajele de aluminiu sunt foarte sensibile la schimbările de temperatură. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce temperatura scade, capacitatea lor de a rezista la deformare crește cu o rată foarte mare. Această creștere a durității este mai mare decât cea a oțelului carbon. Pentru oțelul carbon și oțelul structural slab aliat, limita de rezistență este de 1,5 ori mai mare dacă temperatura este redusă cu 100°C. Pe de altă parte, o scădere a temperaturii cu 50°C poate duce la o creștere de 50% până la 300% a rezistenței aliajelor de aluminiu.

Metode de forjare a pieselor din aluminiu

Aluminiul este un aliaj moale, cu densitate redusă, care este adesea utilizat în combinații cu alte metale  cum ar fi cuprul, magneziul, staniul sau zincul, pentru a-i spori formabilitatea, duritatea și capacitatea de consolidare. Aliajele de aluminiu sunt ușor forjabile și, ca atare, 85% din piesele din aluminiu sunt forjate.

Produsele forjate sunt relativ mai puternice decât produsele din aluminiu turnat, deoarece posedă caracteristicile a două metale. Deoarece aluminiul are o temperatură de topire scăzută și este mai puțin costisitor decât produsele forjate. Cele mai frecvent utilizate aliaje de aluminiu pentru aplicații de forjare includ: Al 6061, 6063, 6082 și 7075. Aceste aliaje sunt utilizate în piese și sisteme tehnice în care protecția împotriva coroziunii și densitatea redusă sunt importante. Piesele forjate din aluminiu sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii, cum ar fi construcția de nave, interiorul automobilelor și piesele exterioare, motoarele, industria aerospațială și alte produse industriale de fabricație, unde capacitatea de a rezista la condiții dificile, cum ar fi în navele marine, joacă un rol indispensabil. .

Forjare la cald a aluminiului

Forjarea la cald a aluminiului implică tăierea și încălzirea barelor de aluminiu la temperaturi ridicate. Acest proces, numit recristalizare, rafinează structura granulelor de aluminiu și îmbunătățește duritatea, ductilitatea și rezistența la curgere a pieselor forjate. Forjarea la cald este, de asemenea, foarte eficientă în ceea ce privește utilizarea materialului, deoarece generează puține deșeuri de material. Forjarea la cald a pieselor din aluminiu poate fi realizată în fabrica noastră pentru a îndeplini modelele și dimensiunile solicitate de clienții noștri.

Aluminiu Cforjare veche

Forjarea la rece a aluminiului este deosebit de potrivită pentru componentele din aluminiu, deoarece aluminiul este foarte ductil și ușor de manipulat. Această tehnică are ca rezultat piese extrem de precise care necesită puțin sau deloc prelucrare ulterioară și este cea mai potrivită pentru realizarea de produse simetrice. Forjarea la rece este mai economică decât forjarea la cald în majoritatea cazurilor. Procesul de forjare la rece implică îndoirea barei în forma necesară și apoi comprimarea acesteia între o matriță pentru a obține forma finală. Cu toate acestea, din cauza naturii relativ moi a aluminiului, se recomandă tratamentul termic pentru a crește duritatea pieselor forjate. Aceste caracteristici fac ca piesele forjate din aluminiu să fie esențiale în multe industrii și aplicații.

În acest proces, partea superioară a matriței este fixată pe ciocan, iar partea inferioară a matriței este fixată pe nicovală. Piesa de aluminiu încălzită este așezată pe nicovală în jumătatea inferioară a matriței. Ulterior, piesa de prelucrat este forțată în cavitatea matriței cu o forță uniformă până când ocupă complet cavitatea matriței. În acest stadiu, orice exces de aluminiu este ejectat prin deschiderile dintre cele două jumătăți ale matriței. Acest material în exces, numit flash, este adunat și apoi utilizat din nou în procesul de producție.

Aluminum Drop Forjare

Forjarea prin cădere este o metodă de forjare care implică plasarea unei piese de aluminiu între două jumătăți ale unei matrițe și utilizarea unui ciocan pentru a modela materialul, ceea ce o face ideală pentru producția pe scară largă de piese din aluminiu. Aliajele de aluminiu sunt preferate pentru forjarea în picătură datorită greutății lor reduse, iar aliajele din seriile 6000 și 7000 sunt cele mai potrivite. După ce piesa de prelucrat este forjată, orice material în exces, numit "flash", este tăiat, iar piesele pot fi prelucrate ulterior.

Se știe că aluminiul este consolidat, întărit și are caracteristici de oboseală îmbunătățite prin procesul de forjare prin cădere. Acest proces de deformare controlată face posibilă obținerea unei precizii și uniformități ridicate, ceea ce îl transformă într-un proces ieftin și fără deșeuri, care poate fi utilizat pentru fabricarea de forme complexe.

Caracteristicile aliajului de aluminiu sunt după cum urmează:

Metalele, cum ar fi aluminiul, au o caracteristică cunoscută sub numele de plasticitate, care este capacitatea materialului de a se deforma sub forțe externe mari. Aluminiul posedă această capacitate și de a-și menține stabilitatea structurală. Ductilitatea aliajelor de aluminiu definește prelucrabilitatea acestora și circumstanțele în care se poate efectua forjarea în matriță.

În timp ce aliajele de aluminiu prezintă o rată de curgere de 50% față de cea a oțelului, coeficientul lor de frecare pe suprafețele matrițelor este de trei ori mai mare. Acest lucru duce la o aderență ridicată, o prelucrabilitate scăzută și o ductilitate scăzută în timpul operațiunilor de forjare.

Cum să forjezi aluminiul: Un ghid cuprinzător

Forjarea aluminiului este un proces de presare a aluminiului în diferite configurații de proiectare prin utilizarea unei prese de forjare sau a unui ciocan. Acest proces ajută la reproducerea diverselor modele de prototip pentru uz industrial, cum ar fi apărarea, automobilele și industria aerospațială.

Pasul 1: Pregătire

În primul rând, lingoul de aluminiu trebuie să provină din surse adecvate, ceea ce înseamnă că trebuie să fie pur, fără impurități și cu dimensiunile potrivite pentru utilizarea prevăzută.

Etapa 2: Încălzirea

Încălziți lingoul la temperatura potrivită înainte de procesul de forjare. Această etapă face ca aluminiul să fie mai maleabil decât oțelul, deci mai ușor de prelucrat decât oțelul. Temperatura depinde de tipul particular de aliaj și de forma produsului final care urmează să fie fabricat. De obicei, aliajele de aluminiu sunt forjate la temperaturi cuprinse între 700 și 950 de grade F, dar unele aliaje pot necesita până la 1100 de grade F.

Pasul 3: Forjarea aluminiului

Atunci când lingoul ajunge la temperatura necesară, acesta este gata pentru forjare. Într-un atelier de forjare, se folosește o forță mare pentru a modela aluminiul prin utilizarea unei prese de forjare sau a unui ciocan. Procesul de forjare implică trei etape principale: Procesul de forjare implică trei etape principale:

• Upsetting: Exercitarea unei presiuni asupra unui capăt al piesei pentru a o alungi și a o face mai subțire.
• Tragerea: Lingoul este apoi întins la lungimea și forma necesară a barei.
• Finisare: ajută la reproducerea formei finale și la îndepărtarea materialului inutil de pe suprafața pieselor.

Etapa 4: Răcirea

Aluminiul forjat este apoi răcit treptat la temperatura ambiantă. Răcirea la o rată ridicată poate duce la formarea de fisuri sau distorsiuni, în special la piesele forjate de mari dimensiuni

Etapa 5: Prelucrarea și finisarea suprafeței

Acest proces implică utilizarea unor instrumente precum burghie sau instrumente de tăiere pentru a modela piesele forjate în forma și dimensiunea finale dorite. Etapa finală a procesului constă în lustruirea sau acoperirea materialului pentru a-i îmbunătăți finisajul de suprafață și pentru a se asigura că acesta nu va coroda ușor în viitor.

Forjarea aluminiului este un proces obișnuit care implică modelarea metalelor prin aplicarea forței și este utilizat pentru a produce o gamă largă de produse, de la piese mici la structuri mari.

Sfaturi utile pentru forjarea aluminiului

Luați în considerare următoarele sfaturi pentru a asigura forjarea cu succes a aluminiului:

1. Selectați aliajul de aluminiu corect: Selectați aliajul adecvat pentru produsul dvs., deoarece diferite aliaje au temperaturi și proprietăți de forjare diferite.
2. Gestionați temperatura: Asigurați-vă că lingoul de aluminiu se află la temperatura potrivită pentru aliajul respectiv prin observarea frecventă a acestuia.
3. Utilizați echipamentul potrivit: Utilizați o presă de forjare sau un ciocan cu tonajul și cursa potrivite pentru lucrarea care trebuie efectuată.
4. Colaborați cu companii calificate de forjare a aluminiului: Pentru cei care sunt noi în forjarea aluminiului, este recomandabil să se adreseze unei companii care a fost în această afacere de ceva timp, cum ar fi Sincere Tech. Aceștia vă pot ajuta să alegeți aliajul, temperatura și echipamentul potrivite, precum și să oferiți îndrumare pe parcursul procesului de forjare.

Beneficiile pieselor din aluminiu forjat

Piesele din aluminiu forjat oferă numeroase beneficii, inclusiv:Piesele din aluminiu forjat oferă numeroase beneficii, inclusiv:

Putere

Forjarea aluminiului creează piese care sunt mai robuste decât cele care sunt create prin turnare și prelucrare. Fluxul de granule din material se conformează formei componentei în timpul forjării, ceea ce crește rezistența materialului și, astfel, durata de viață a componentei. Aluminiul forjat este, de asemenea, preferat în aplicațiile în care componentele sunt supuse la sarcini de impact repetate, sarcini ciclice și alte condiții de stres.

Costuri

Forjarea aluminiului este, în general, mai economică în ceea ce privește timpul de execuție, costul materialelor și alte considerente de producție. Comparativ cu turnarea sub presiune a aluminiului, forjarea este relativ mai ieftină în ceea ce privește sculele și are o rată de producție mai mare.

Caracteristici mecanice

Formarea metalelor modifică microstructura aliajelor de aluminiu într-un mod pozitiv, îmbunătățindu-le caracteristicile mecanice. Acest proces îmbunătățește rezistența la tracțiune, rezistența la curgere, tenacitatea și proprietățile la oboseală.

Durabilitate și fiabilitate

Alte tehnici de formare a aluminiului pot produce piese care au porozități și goluri în ele, ceea ce poate compromite performanța. Aceste probleme sunt rezolvate prin forjare, deoarece aceasta implică aplicarea de forțe de compresiune care îmbunătățesc performanța, rezistența și fiabilitatea produselor forjate.

Precizie dimensională

Aluminiul este un aliaj fără contracție în forjare, deoarece este încălzit la temperatura sa de recristalizare, indiferent dacă este puțin sub sau peste. Bancnotele de aluminiu sunt prelucrate în forme solide, astfel încât produsele finale au un grad ridicat de precizie în ceea ce privește dimensiunile.

Retenția proprietății

Procesul de forjare nu modifică în niciun fel caracteristicile excelente ale aluminiului. Metalul este îndoit, răsucit și deformat și niciunul dintre atributele pozitive ale metalului nu este afectat.

Reducerea deșeurilor materiale

Sectorul de producție de astăzi se concentrează în principal pe minimizarea deșeurilor pentru a reduce costurile, iar inovațiile sunt făcute pentru a merge cu tehnici fără impact negativ asupra mediului. În timpul forjării aluminiului, flash-ul are loc în timpul forjării cu matriță deschisă și închisă, iar acesta poate fi ușor utilizat și reciclat după finalizarea ciclului. Prin urmare, generarea de deșeuri este destul de scăzută, se poate spune neglijabilă. Aluminiul se numără printre cele mai reciclate metale din lume, iar această proprietate îl face ideal pentru aplicațiile care necesită piese durabile sau produse care pot împodobi medii dificile. .

Producție de volum mare

Forjarea aluminiului este o abordare riguroasă a prelucrării metalelor care poate crea mii de componente detaliate și complicate în timp minim. Procesul durează de obicei mai puțin timp de la transformarea designului până la finalizarea produsului poate fi de numai două luni. Forjarea aluminiului este un proces care produce o cantitate mare de produse din aluminiu, dar are o producție minimă de deșeuri.

Principalele concluzii

Aluminiu forjare a devenit o metodă adaptabilă și una dintre cele mai eficiente și utilizate pe scară largă de fabricație în diferite industrii. Respectarea pașilor și a sfaturilor furnizate în acest ghid va duce la forjarea cu succes a aluminiului și la fabricarea de produse de calitate care îndeplinesc cerințele clienților. Este recomandat să alegeți aliajul de aluminiu potrivit, să controlați temperatura, să utilizați unelte adecvate și să lucrați cu o firmă de forjare cu experiență. Prin urmare, este posibil să se fabrice produse din aluminiu care îndeplinesc cele mai înalte standarde de calitate și performanță prin utilizarea metodelor corecte de preîncălzire, forjare, răcire și finisare.

Acasă    Soluție   Sprijin    Legături    Cariere    Blog    Harta site-ului

Copyright © 2011-2014 GC Precision Mold toate drepturile rezervate