Apakah Drop Forging? Proses, Faedah, Kegunaan dan Kos

Apakah penempaan titisan?

Penempaan titisan ialah proses membentuk logam di mana bilet logam yang dipanaskan dibentuk oleh "titisan" tenaga tinggi berulang kali (pukulan tukul) di antara acuan. Hentakan memaksa logam mengalir ke dalam rongga acuan, menghasilkan bahagian yang kuat dan padat dengan aliran butiran yang mengikut bentuk komponen.

Dari segi praktikal, penempaan jatuh dipilih apabila dana memerlukan kekuatan tinggi dan rintangan lesu pada bahagian seperti sepana, rod penyambung, komponen gandar, cangkuk atau kurungan struktur—terutamanya pada volum sederhana hingga tinggi di mana kos cetakan boleh dilunaskan.

Cara penempaan titisan berfungsi di kedai biasa

Walaupun jujukan tepat berbeza mengikut geometri bahan dan bahagian, kebanyakan komponen tempaan jatuh mengikut aliran kerja yang sama:

Langkah proses teras

• Potong stok bilet/bar kepada berat terkawal (semakin hampir berat, semakin kurang kilat dan kerja semula).
• Panaskan bilet (penempaan panas biasanya dijalankan dalam ~900–1250°C julat bergantung kepada aloi; aluminium dan titanium menggunakan tingkap khusus aloi yang lebih rendah).
• Bentuk awal logam (selalunya dalam cetakan tepi/penuh) untuk mengagihkan isipadu di mana bahagian memerlukannya.
• Selesaikan penempaan dalam acuan tertutup dengan titisan berulang sehingga rongga terisi dan kilat terbentuk di garisan perpisahan.
• Pangkas kilat (pangkas berasingan atau tekan), kemudian normalkan/panaskan seperti yang diperlukan.
• Bersihkan, letupan tembakan, dan permukaan kritikal mesin (lubang, tempat duduk galas, benang) kepada toleransi akhir.

"Titisan" boleh datang daripada tukul jatuh graviti, tukul kuasa atau penekan skru. Tanpa mengira jenis mesin, kuncinya ialah ubah bentuk terikan tinggi yang cepat yang memampatkan logam dan menjajarkan struktur mikronya.

Mengapa bahagian drop-forged biasanya lebih kuat

Jatuhkan penempaan meningkatkan prestasi mekanikal terutamanya melalui aliran logam terkawal:

Pemacu kekuatan praktikal

• Aliran butiran mengikut bentuk bahagian , yang sering meningkatkan rintangan keletihan berbanding dengan bahagian yang dimesin sepenuhnya dari bar tempat bijirin dipotong.
• Keliangan dalaman yang lebih rendah daripada banyak tuangan kerana logam itu dimampatkan secara plastis dan bukannya dipejal di tempatnya.
• Struktur mikro yang diperhalusi daripada ubah bentuk dan rawatan haba terkawal, meningkatkan keliatan dan konsistensi lot-to-lot.

Contoh: Alat tangan tempa jatuh (seperti sepana) boleh bertolak ansur dengan kitaran tork tinggi yang berulang kerana aliran butiran melilit pemegang dan rahang, mengurangkan permulaan retak pada kepekatan tegasan berbanding dengan pemotongan alat dari plat atau bar.

Penurunan penempaan lwn casting lwn. pemesinan

Proses yang betul bergantung pada sasaran kekuatan, geometri dan jumlah kos pada jumlah yang anda jangkakan. Perbandingan ini menyerlahkan pertukaran praktikal.

Peraturan praktikal yang berguna: jika bahagian akan melihat kesan berulang atau pemuatan kitaran (alat, pacuan automotif, perkakasan angkat), penempaan jatuh kerap menang pada ketahanan walaupun ia masih memerlukan pemesinan penamat.

Jenis penempaan titisan biasa

Penempaan titisan biasanya dikumpulkan mengikut konfigurasi dan suhu. Mengetahui kategori membantu anda meramalkan kemasan permukaan, toleransi dan keperluan pasca pemprosesan.

Mati terbuka lwn mati tertutup (impression-die)

• Mati terbuka: Logam dibentuk di antara acuan rata/mudah; baik untuk aci besar dan kerja volum rendah, tetapi kurang kawalan bentuk jaring.
• Tutup-mati (terasan-mati): Logam mengalir ke dalam rongga; terbaik untuk bentuk hampir bersih yang boleh diulang dan larian pengeluaran.

Panas lwn suam lwn sejuk

• Penempaan panas: Paling biasa; paling mudah untuk membentuk dan mengisi acuan, terbaik untuk aloi yang sukar dan ubah bentuk yang lebih besar.
• Penempaan hangat: Suhu pertengahan; boleh meningkatkan kawalan dimensi dan mengurangkan skala berbanding penempaan panas.
• Penempaan sejuk: Kemasan permukaan terbaik dan kawalan dimensi, tetapi ubah bentuk terhad dan beban tekan yang lebih tinggi; sering digunakan untuk pengikat dan komponen kecil.

Peraturan reka bentuk yang membuat penempaan jatuh berjaya

Banyak isu penempaan jatuh datang daripada masalah pengisian die atau keperluan kemasan yang berlebihan. Peraturan reka bentuk ini mengurangkan sekerap dan kos.

Geometri dan die-filling

• Gunakan fillet dan jejari yang banyak untuk mengelakkan sudut tajam yang menyekat aliran logam.
• Sertakan sudut draf supaya bahagian tersebut terlepas daripada acuan (lebih banyak draf biasanya bermakna lonjakan lebih mudah dan hayat cetakan lebih lama).
• Letakkan garis perpisahan untuk meminimumkan potongan dan mengurangkan kerumitan pemangkasan.
• Peralihan ketebalan keseimbangan; bahagian nipis secara tiba-tiba mungkin tidak terisi sebelum logam sejuk.

Toleransi dan elaun pemesinan

Penempaan titisan biasanya dihasilkan sebagai bentuk jaring hampir, kemudian dimesin di mana ketepatan penting (tempat duduk galas, lubang, muka). Merancang stok pemesinan awal adalah penting: stok terlalu sedikit berisiko di luar toleransi permukaan; terlalu banyak stok meningkatkan masa kitaran dan pembaziran.

Pemeriksaan kualiti dan kecacatan biasa

Penempaan jatuh adalah teguh, tetapi kecacatan boleh berlaku apabila suhu, pelinciran, berat bilet atau penjajaran mati hanyut. Mengatasi masalah lebih awal menghalang pemesinan hiliran bahagian sekerap yang mahal.

Kecacatan biasa dan maksudnya

• Underfill (bahagian yang belum diisi): Selalunya disebabkan oleh suhu bilet yang rendah, tenaga tidak mencukupi atau ciri yang terlalu nipis.
• Pusingan/lipatan: Logam lipatan atas dirinya sendiri; dikaitkan dengan reka bentuk prabentuk yang lemah atau sekatan aliran.
• Tidak padan pada garisan perpisahan: Die salah jajaran; muncul sebagai langkah yang meningkatkan pemangkasan dan pemesinan.
• retak: Lebihan ubah bentuk pada suhu rendah atau kawalan tetingkap aloi/proses yang lemah.

Kaedah pemeriksaan biasa

• Pemeriksaan dimensi dengan tolok/CMM untuk ciri kritikal.
• Ujian penembus zarah magnet atau pewarna untuk retak permukaan (aplikasi bergantung pada aloi dan spesifikasi).
• Ujian ultrasonik untuk ketakselanjaran dalaman pada komponen kritikal keselamatan.
• Pengesahan kekerasan dan mikrostruktur selepas rawatan haba.

Pemacu kos dan apabila penempaan jatuh berbaloi

Penempaan jatuh boleh menjadi kos efektif, tetapi hanya apabila bahagian dan kelantangan membenarkan perkakasan dan persediaan. Memahami pemacu kos membantu anda membuat keputusan dengan cepat.

Perkara yang paling mempengaruhi harga

• Kerumitan reka bentuk die: Lebih banyak ciri dan rongga yang lebih dalam meningkatkan kos dan haus cetakan.
• Kawalan berat bahan dan bilet: Bilet yang lebih berat meningkatkan kos bahan; berat yang tidak konsisten menimbulkan sekerap.
• Kilat dan pemangkasan: Lebih banyak denyar bermakna hasil bahan yang lebih rendah dan lebih banyak pengendalian.
• Pasca pemprosesan: Rawatan haba, letupan tembakan, dan pemesinan selalunya mendominasi jumlah kos untuk bahagian toleransi ketat.

Garis panduan keputusan praktikal

Penempaan jatuh biasanya merupakan pilihan yang kuat apabila anda perlukan kekuatan berulang and kehidupan keletihan yang tinggi , dan anda menjangkakan kuantiti yang mencukupi untuk menyebarkan kos perkakas ke seluruh larian. Untuk prototaip sekali sahaja atau rongga dalaman yang sangat kompleks, pemesinan atau tuangan mungkin lebih pantas dan lebih murah.

Kesimpulan

Penempaan titis ialah proses membentuk logam dengan pukulan tukul berulang di antara acuan, menghasilkan bahagian yang kuat dan tahan lama dengan aliran bijian yang menggalakkan. Ia paling berharga untuk komponen dan alatan galas beban yang penting tentang rintangan keletihan, terutamanya apabila volum pengeluaran boleh mewajarkan perkakas die dan pemprosesan pasca terkawal.