Loại nhẫn giả mạo là một quá trình làm việc bằng kim loại tạo ra các thành phần hình khuyên (hình vòng) bằng cách định hình kim loại thông qua các lực nén cục bộ. Kỹ thuật này là rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, từ hàng không vũ trụ đến phát điện, do khả năng tạo ra các bộ phận có tính chất cơ học vượt trội, dòng hạt được tối ưu hóa và tính toàn vẹn cấu trúc tuyệt vời.
Quá trình rèn loại vòng
Nguyên tắc cơ bản của kiểu rèn loại vòng liên quan đến việc biến dạng một phôi kim loại đã được làm nóng trước (thường là hình trụ rắn hoặc hình dạng bánh rán được áp dụng trước) giữa các khuôn dưới áp lực to lớn. Có một số phương pháp phổ biến để đạt được điều này:
Mở khuôn rèn (rèn re): Trong phương pháp này, một phôi hình trụ rắn hoặc được áp dụng trước được đặt ở một khuôn dưới cùng và một khuôn chết trên cùng áp dụng lực nén. Khi các biến dạng vật liệu hướng ra một cách triệt để, việc rèn được quay liên tục để duy trì tính đồng tâm và kiểm soát đường kính bên trong và bên ngoài. Phương pháp này rất linh hoạt và phù hợp để tạo ra một loạt các kích cỡ vòng, thường được sử dụng cho các bộ phận lớn hơn, tùy chỉnh.
Đóng rèn chết (ấn tượng chết rèn): Đối với sản xuất khối lượng cao hơn và hình dạng phức tạp hơn, các chết đóng được sử dụng. Các phôi kim loại được đặt trong một khoang chết chỉ ra hình dạng cuối cùng của chiếc nhẫn. Khi cái chết đóng lại, kim loại chảy vào các đường viền của khoang, tạo ra một thành phần chính xác và thường là gần n-net. Phương pháp này cung cấp độ chính xác kích thước tuyệt vời và hoàn thiện bề mặt.
Rolling Roll: Quá trình chuyên dụng này được sử dụng riêng để sản xuất các vòng cuộn liền mạch. Một tấm phôi hình bánh rán nóng, được đặt sẵn được đặt giữa một cuộn chính được điều khiển và một cuộn nhim. Khi cuộn chính quay, cuộn idler áp dụng áp suất, khiến vòng mỏng và mở rộng đường kính. Biến dạng liên tục này tinh chỉnh cấu trúc hạt và truyền đạt sức mạnh đặc biệt. Lăn vòng có hiệu quả cao để sản xuất các vòng lớn, vách mỏng.
Ưu điểm chính của kiểu rèn loại vòng
Ưu điểm của loại vòng rèn so với các phương pháp sản xuất khác như đúc hoặc gia công từ tấm là rất quan trọng:
Tính chất cơ học vượt trội: rèn tinh chế cấu trúc hạt của kim loại, phá vỡ các sợi nhánh như đúc và tạo ra một hạt đồng nhất và mịn hơn. Điều này dẫn đến tăng cường sức mạnh, độ dẻo dai, sức đề kháng mệt mỏi và sức mạnh tác động. Biến dạng được kiểm soát cũng phù hợp với dòng hạt dọc theo các đường viền của phần, tối ưu hóa khả năng chống căng thẳng của nó.
Cải thiện tính toàn vẹn cấu trúc: Quá trình rèn loại bỏ các khoảng trống bên trong, độ xốp và các khiếm khuyết khác có thể có trong các vật đúc. Điều này dẫn đến một thành phần âm thanh dày đặc hơn với độ tin cậy và dự đoán cao hơn trong hiệu suất.
Tiết kiệm vật liệu: Biên độ có thể tạo ra các thành phần gần lưới, giảm thiểu lượng chất thải vật liệu so với gia công từ cổ phiếu rắn. Điều này đặc biệt thuận lợi cho các hợp kim đắt tiền.
Thời gian gia công giảm: Do độ chính xác kích thước được cải thiện và hoàn thiện bề mặt có thể đạt được với việc rèn, các hoạt động gia công tiếp theo có thể giảm đáng kể hoặc thậm chí bị loại bỏ trong một số trường hợp.
Hiệu quả chi phí cho khối lượng lớn: Mặc dù chi phí dụng cụ có thể cao hơn đối với việc rèn chết đóng, hiệu quả và tiết kiệm vật liệu làm cho nó trở thành một giải pháp hiệu quả cao cho các hoạt động sản xuất lớn.
Ứng dụng của kiểu rèn loại vòng
Các thành phần giả mạo loại nhẫn là không thể thiếu trong một loạt các ngành công nghiệp do các yêu cầu hiệu suất quan trọng của chúng:
Hàng không vũ trụ: Các thành phần động cơ phản lực (vỏ, vòng, con dấu), các bộ phận thiết bị hạ cánh, các thành phần tên lửa.
Sản lượng điện: Vòng bi chính của tuabin gió, các thành phần tuabin khí, vòng máy phát điện.
Dầu & khí: Mặt bích, thân van, các thành phần bình áp.
Công nghiệp nặng: Bánh răng lớn, vòng bi, vòng xoay cho thiết bị xây dựng và khai thác.
Hàng hải: Trục chân vịt, vòng bi tàu.
Ô tô: Khoảng trống thiết bị, chủng tộc mang.
Vật liệu được sử dụng trong loại rèn loại vòng
Một loạt các kim loại và hợp kim có thể được rèn thành hình vòng, mỗi loại được chọn cho các thuộc tính cụ thể và các yêu cầu ứng dụng của nó:
Thép carbon: hiệu quả chi phí cho các ứng dụng công nghiệp nói chung.
Thép hợp kim: Cung cấp sức mạnh, độ cứng và khả năng chống mài mòn (ví dụ: thép chrome-moly, thép-chrome thép).
Thép không gỉ: Cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và tính chất cơ học tốt.
Hợp kim nhôm: Tỷ lệ nhẹ, cường độ trên trọng lượng cao, phổ biến trong hàng không vũ trụ.
Các siêu hợp đồng dựa trên niken: Sức mạnh nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn đặc biệt, rất quan trọng đối với các tuabin phát điện và hàng không vũ trụ.
Hợp kim Titan: Độ bền cao, mật độ thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, quan trọng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và y tế.
Kiểm soát và kiểm tra chất lượng
Với tính chất quan trọng của các vòng giả mạo, các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt là rất cần thiết trong suốt quá trình sản xuất. Chúng thường bao gồm:
Chứng nhận vật liệu: Xác minh thành phần hóa học và tính chất cơ học của nguyên liệu thô.
Kiểm tra kích thước: Sử dụng các công cụ chính xác để đảm bảo vòng giả mạo đáp ứng dung sai được chỉ định.
Thử nghiệm không phá hủy (NDT): Các phương pháp như thử nghiệm siêu âm (UT), kiểm tra hạt từ tính (MPI) và kiểm tra thâm nhập chất lỏng (LPI) được sử dụng để phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc bề mặt.
Kiểm tra cơ học: Các thử nghiệm phá hủy như kiểm tra độ bền kéo, tác động và độ cứng được thực hiện trên các phiếu giảm giá để xác minh các tính chất cơ học của vật liệu giả mạo.
Kiểm tra kim loại: Phân tích cấu trúc hạt và cấu trúc vi mô để đảm bảo tính chất vật liệu tối ưu và rèn không khuyết tật.
Những tiến bộ trong kiểu rèn loại vòng
Lĩnh vực rèn loại vòng tiếp tục phát triển với những tiến bộ công nghệ:
Hệ thống rèn tự động: Xử lý robot và điều khiển tự động tăng cường độ chính xác, tính nhất quán và hiệu quả.
Phần mềm mô phỏng nâng cao: Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) được sử dụng để mô phỏng quá trình rèn, tối ưu hóa thiết kế khuôn, dòng vật liệu và dự đoán các khiếm khuyết tiềm năng, do đó giảm thử và lỗi.
Vật liệu và hợp kim mới: Phát triển các hợp kim hiệu suất cao với sự tha thứ được cải thiện và các đặc tính nâng cao cho các ứng dụng cực đoan.
Sản xuất lai: Kết hợp rèn với sản xuất phụ gia hoặc các quy trình khác để tạo ra hình học phức tạp với các thuộc tính vật liệu được tối ưu hóa.
Tóm lại, kiểu rèn loại nhẫn là một nền tảng của sản xuất hiện đại, cung cấp các thành phần hiệu suất cao, bền và đáng tin cậy trên vô số các ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe. Khả năng truyền đạt các tính chất cơ học vượt trội và tính toàn vẹn cấu trúc làm cho nó trở thành lựa chọn ưa thích cho các phần hình khuyên quan trọng, và những tiến bộ liên tục hứa hẹn các khả năng và ứng dụng lớn hơn trong tương lai.
