Proceso de conformado de encabezado en frío （2）

1.2 Leyes básicas de la deformación plástica del metal.

1.2.1 Ley de mínima resistencia

Durante la deformación del metal, las partículas del cuerpo deformable tienen la posibilidad de moverse en todas direcciones, y el movimiento de los puntos del cuerpo deformable es a lo largo de su dirección de mínima resistencia, lo que se denomina ley de mínima resistencia.

En el cabezal en frío de múltiples estaciones de pernos de cabeza hexagonal, durante el cabezal de precisión de la segunda estación, el metal fluye hacia arriba y forma un destello en la apertura del molde inferior, que es una manifestación de la ley de resistencia mínima. La figura 36-4 muestra que cuando el tocho se revuelve en el molde, no solo llena las cavidades del molde superior e inferior sino que también fluye en todas direcciones a través de los espacios formados por los moldes superior e inferior. Sólo cuando la resistencia al flujo instantáneo es mayor que la resistencia en otras partes de la cavidad del molde, el metal puede llenar la cavidad del molde. En el movimiento descendente del molde superior, la resistencia al flujo de metal en la rebaba aumenta con la disminución del espesor de la rebaba, para asegurar el llenado final de las cavidades del molde superior e inferior.

Figura 36-4 Diagrama esquemático del flujo de metal según la ley de resistencia mínima durante el recalcado

1.2.2 Ley de invariancia del volumen

En la deformación plástica del metal, el cambio de densidad es extremadamente pequeño y puede ignorarse. El volumen de un objeto que sufre deformación plástica permanece constante y el volumen de una pieza de metal antes de la deformación plástica es igual al volumen después de la deformación.

La ley de invariancia del volumen consiste en calcular el volumen en función de la forma y el tamaño del producto y luego determinar el tamaño específico de la pieza en bruto requerida.

La ley de resistencia mínima es la base más importante para determinar el número de deformaciones del metal, asignar la cantidad de deformación cada vez y determinar la forma de la estructura del molde en el diseño.

1.2.3 Principales factores que afectan el flujo del metal durante la deformación.

a. El impacto de la fricción

Inevitablemente existe una fuerza de fricción en la superficie de contacto entre el molde y la pieza en bruto durante la deformación, lo que cambia las características del flujo de metal debido al efecto de la fuerza de fricción. Como se muestra en la Figura 36-5, al volcar materiales defectuosos rectangulares entre placas planas, debido al efecto de la fricción, la resistencia en cada dirección es diferente y durante la deformación, la sección transversal no puede seguir siendo rectangular. Según la ley de mínima resistencia, poco a poco tenderá a adoptar una forma circular. Si no hay fuerza de fricción, el tocho se encuentra en un estado de deformación uniforme ideal y la forma geométrica sigue siendo similar antes y después de la deformación.

Figura 36-5 Diagrama esquemático del flujo de metal durante la forja de palanquillas de sección transversal rectangular entre placas planas

La figura 36-6 es un diagrama esquemático del recalcado de un tocho circular. Cuando no hay fricción, el componente anular se comprime a una altura y, según la condición de volumen constante, el diámetro del metal aumenta tanto en la capa exterior como en la interior, es decir, todos los metales fluyen radialmente hacia afuera. Debido a la presencia de fricción, se dificulta el flujo. Cuanto más cerca esté la capa interna de metal, mayor será la resistencia al flujo hacia afuera, que es incluso mayor que cuando fluye hacia adentro, cambiando así la dirección del flujo. Como se muestra en la figura, aparece una interfaz de flujo (dN) en el componente anular.

b. La influencia de la forma del molde.

Debido a las diferentes formas de los moldes, la fuerza aplicada sobre el tocho y la fuerza de fricción entre el molde y el tocho también son diferentes, lo que resulta en diferencias en la resistencia al flujo del metal en varias direcciones, lo que lleva a diferencias en la distribución de Volumen de flujo del metal en varias direcciones.

C. El impacto de las propiedades desiguales de los propios metales.

Las propiedades desiguales de los metales reflejan la composición desigual, la estructura desigual y la temperatura interna desigual durante la deformación. La falta de uniformidad de estas propiedades da como resultado tensiones adicionales que se equilibran entre sí dentro del metal. Debido a la presencia de fuerzas internas, la resistencia del metal a fluir varía y la deformación ocurre primero en la pieza con menor resistencia.

2. Proceso de estampación en frío (extrusión) de metal.

2.1 Conceptos básicos del proceso de estampación en frío (extrusión)

2.1.1 Encabezado en frío y prensado en frío

A temperatura ambiente, coloque el tocho en el molde de una máquina automática de estampación en frío o prensa, aplique presión al molde y use el movimiento relativo de los moldes superior e inferior para deformar el tocho en la cavidad del molde, reduzca su altura, y aumentar su sección transversal. Este método de procesamiento a presión se denomina prensado en frío para las máquinas automáticas de prensado en frío y prensado en frío para las prensas.

En la producción real, el proceso de conformado en frío de sujetadores a menudo implica extrusión durante el proceso de estampado en frío. Por lo tanto, el proceso de estampado en frío de productos de fijación por sí solo es en realidad un método de procesamiento compuesto que incluye tanto el estampado en frío como la extrusión.

2.1.2 Método de deformación por partida en frío (extrusión)

a. El punzonado separa una parte de la pieza en bruto del cuerpo principal. Como cortar alambre, perforar tuercas y recortar la cabeza de pernos hexagonales.

b. El recalcado es un método de procesamiento que acorta la altura del tocho y aumenta el área de la sección transversal, como el encabezado de tuercas, el encabezado previo de cabezas de pernos y el encabezado de precisión.

C. Cuando el tocho se deforma en la matriz inferior durante el mecanizado en frío, la dirección del flujo de metal es consistente con la dirección del movimiento de la matriz superior. La reducción del diámetro de la varilla gruesa en tornillos de cabeza fría y tornillos de cabeza cilíndrica con casquillo hexagonal es un tipo de extrusión frontal.

d. Durante la deformación, la dirección del flujo de metal en el tocho de extrusión hacia atrás es opuesta a la dirección de movimiento del troquel superior. La conformación de la cabeza de un tornillo con cabeza cilíndrica pertenece a la extrusión inversa.

mi. La dirección del flujo del metal en piezas en bruto extruidas compuestas durante la deformación es en parte la misma que la dirección del movimiento del troquel superior, mientras que otras son opuestas. En la deformación hay compresión hacia adelante y hacia atrás. Por ejemplo, los tornillos hexagonales de cabeza cilíndrica tienen reducción de varilla (extrusión hacia adelante) y formación de cabeza (extrusión inversa) durante la deformación en la misma estación de trabajo.

2.1.3 Grado de deformación por partida en frío (extrusión)

a. Grado de deformación

Se refiere a la relación entre la compresión de la longitud de la parte forjada del tocho al final del forjado y la altura original, o la relación entre el aumento en el área de la sección transversal del tocho al final del forjado y la altura original. área de la sección transversal original.

b. El método de representación del grado de deformación.

El primer método utiliza la relación de forjado (S), como se muestra en las Figuras 36-7.

Figura 36-7 Diagrama esquemático del grado de deformación durante el recalcado de la barra

h0 - La altura original de la pieza forjada.

d0 - El diámetro original de la pieza forjada.

La relación de forja puede determinar la dificultad de la forja. Cuanto menor sea la relación de forjado, menor será la cantidad de deformación y más fácil será la deformación. Cuanto mayor sea la relación de forjado, más difícil será la deformación. Las fibras metálicas fluyen de forma irregular y algunas fibras se doblan, formando un fenómeno de flexión longitudinal. Como se muestra en las figuras 36-8.

Figura 36-8 Diagrama esquemático de flexión y plegado longitudinal causado por la deformación del material redondo durante el recalcado

El segundo método utiliza la tasa de forjado (ε)

ho, Fo: la altura original y el área de la sección transversal del material de la cabeza antes de forjar

H, F: altura y área de la sección transversal de la pieza de trabajo después de forjar

C. Grado de deformación permitido

Cuando el grado de deformación del cabezal en frío excede el límite de deformación del propio metal, aparecerán grietas en el costado de la pieza de trabajo deformada, lo que provocará productos defectuosos. La resistencia del molde también se verá afectada, reduciendo su vida útil. En casos graves, puede provocar que el molde se agriete y se dañe. El grado de deformación permitido de un metal está relacionado con su plasticidad. Los metales con buena plasticidad tienen un mayor grado de deformación permitido que los metales con mala plasticidad. Cuanto mayor sea el contenido de carbono del acero al carbono, menor será su plasticidad y menor será la deformación permitida.

En la producción, para metales con poca plasticidad, como el acero de medio carbono y el acero aleado, la forja en frío a menudo adopta un tratamiento de recocido y ablandamiento del acero, aumentando la resistencia y tenacidad del molde, lubricando la superficie del metal, etc., con el objetivo. de mejorar el grado de deformación permisible del metal. La tabla 36-1 enumera los niveles de deformación permitidos para algunos aceros.

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