단조품의 분류 및 발전 추세 단조품은 다음과 같은 방법으로 분류할 수 있다. 1) 단조품에 사용되는 공구 및 금형의 배치에 따른 분류. 2) 단조 성형온도에 따른 분류. 3) 금형 단조 공구와 가공물의 상대적인 움직임에 따른 분류. 1
단조품의 분류 단조품은 사용되는 공구 및 금형의 배치에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다. 표1-1-1를 참조하세요.
금형 단조는 성형 온도에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다. 표 1-1-2을 참조하세요.
금형 단조는 도구와 공작물의 상대적인 움직임에 따라 분류됩니다(표 1 -1-3 참조).
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단조품의 발전동향 1. 노동절약형 성형공정 개발 단조품의 장점은 단조품 내부가 조밀하고 구조가 비교적 균일하며, 주조품이나 용접품에 비해 성능은 높지만, 단조품이 필요하다는 단점이 있다. 더 큰 변형력. 수년 동안 사람들은 노동을 절약하는 단조 공정을 탐구하고 노동을 절약하는 도구를 설계해 왔습니다. 변형력 F를 결정하는 주요 요소와 노력을 절약하는 방법은 다음 공식에서 확인할 수 있습니다. F=KReLA 여기서 K는 응력 상태 계수이며 구속 계수라고도 합니다. 반대 부호의 응력 상태의 경우 K < 1입니다. 3축 압축 응력 상태의 경우 K > 1이며 K=6 또는 그 이상에 도달할 수 있습니다. ReL은 유동 응력으로, 특정 조건에서 소성 변형에 저항하는 재료의 능력을 나타내며 변형된 재료의 조성, 구조, 변형 온도, 변형 정도, 변형 속도 등에 따라 달라집니다. A는 공작물과 금형 사이의 접촉 면적을 주력 방향으로 투영한 것입니다. 위의 분석에서 노력을 절약하는 세 가지 주요 방법이 있음을 알 수 있습니다. (1) 구속 계수 K를 줄입니다. 실제로 생산에서는 변형력을 줄이기 위해 전환 방법이 자주 사용됩니다. 예를 들어 링 모양의 블랭크는 기어 정밀 단조에 자주 사용됩니다. 단조하는 동안 금속은 치아 모양을 바깥쪽으로 채웁니다. 동시에, 금속의 일부가 안쪽으로 흐르기 때문에 그림 {{10}}에 표시된 것처럼 압축 중에 솔리드 블랭크 중앙의 최대 응력이 방지되어 변형력이 감소합니다. 원통형 부품을 역압출할 때 가공물 중앙에 저장봉을 추가하여 저장봉을 부분적으로 압출한 후(그림1-1-2 참조) 제거합니다. 이러한 방식으로 변형력을 크게 줄일 수 있습니다. 그림 1-1-3은 저장봉 유무에 따른 압축 중 변형력 분포를 비교한 것입니다. (2) 유동 응력을 줄입니다. 이 범주에 속하는 성형 방법에는 초소성 성형 및 액체 금형 단조(즉, 반고체 성형 또는 용융점 근처 성형)가 포함됩니다. 전자는 변형율이 낮은 성형법이고, 후자는 극도로 높은 온도에서 성형하는 방법이다. (3) 접촉면적을 줄인다. 2. 정밀성형기술을 개발한다. 최근에는 더 이상 단조품을 가공하지 않는다는 뜻으로 망형단조(Net Shape Forging)라는 용어가 등장하고 있다. 현재 정밀 단조품의 공차는 0.01~0.05mm 범위에서 제어할 수 있습니다. 독일은 자동차 변속기용 크로스 샤프트(그림 1-1-4 참조)와 내부 및 외부 아크 기어(그림 1-1-5 참조)의 순 형상 단조를 달성했습니다. "망형상"을 완전하게 구현하기 어려운 경우도 있고, "망형상에 가까운"이라는 대응 용어가 있으므로 "망형상에 가까운 성형", 니어망형단조(Near net form forging)가 있다. 분명히 금형이 정밀 성형을 달성하려면 엄격한 요구 사항이 있습니다. 그림 1-1-6는 아크 기어 압출용 금형 장치 및 제품 부품 다이어그램입니다. 이 장치의 특징은 다음과 같습니다. 1) 펀치의 구면이 자체 지지되어 측면 힘을 방지합니다. 2) 하부 다이에는 상부 다이와 하부 다이의 동심도를 보장하는 조정 장치가 있습니다. 3) 하부 다이에는 센터링 클램핑을 유지하기 위한 유압식 클램핑 장치가 있습니다. 성형은 두 단계, 즉 외부 톱니가 있는 컵형 빌렛의 온간 예비 성형과 냉간 마무리 성형으로 구분됩니다(그림 1-1-7 참조). 유한요소해석에서는 프리폼의 치형만이 사다리꼴 형태로 가장 적합한 것으로 나타났다. 압출된 바 소재의 치형은 가공되지 않고 기어로만 절단됩니다. 3. 복합 프로세스를 사용하십시오. 단조용 빌렛은 분말소결품일 수도 있고, 사출성형에 의해 만들어진 빌렛일 수도 있다. 그림 1-1-8는 사출 성형에 의해 형성된 빌렛의 단조를 보여줍니다.
최근 몇 년간 반고체 성형은 주조와 단조를 결합하여 에너지를 절약하고 비교적 정밀하고 고성능의 공작물을 얻습니다. 또한, 반고체 성형은 저섬유 복합재료 및 입자 강화 복합재료를 성형하는 데에도 좋은 방법입니다. 대형 링 부품의 정밀 절곡 및 정밀 용접 공정. 직경이 8m가 넘는 대형 플랜지 부품을 운반하기 어렵기 때문에 Wang Zhongren 등은 대형 링 부품에 대한 정밀 굽힘 및 정밀 용접 공정을 개발했습니다. 가장 큰 장점은 수직 선반 공정을 사용하지 않아도 된다는 점입니다. 이 방법의 주요 공정은 그림 1-1-9에 나와 있습니다. 그림 a는 단조된 정사각형 빌렛으로, 길이는 각 섹터의 길이보다 길어야 하며 양쪽 끝의 헤드 처리량은 예약되어야 합니다. 그림 b는 갠트리 대패로 가공한 특수 형상 단면으로, 실링 홈과 실린더에 연결된 용접 홈을 포함합니다. 그림 c는 정밀 굽힘입니다. 도 d는 호 길이에 따라 정확하게 가공된 엔드 헤드와 맞대기 헤드 사이의 맞대기 용접을 위한 용접 홈이다. 그림 e는 링으로 조립됩니다. 그림f는 플랜지와 원통용접이며, 플랜지형 원통에 용접한 후 건설현장에서 간이공작기계를 이용하여 실링면을 미세가공한다.
그림 1-1-10은 대형 플랜지의 정밀 굽힘 사진입니다. 실제 굽힘 가공 중에 단면이 변한다는 점을 고려하여 수치 시뮬레이션 방법을 사용하여 예측하고, 예측 결과에 따라 단면 형상을 수정하여 대패에서 보장해야 하는 가공 크기를 결정할 수 있습니다. . 굴곡부의 치수 변화에 대한 유한 요소 수치 시뮬레이션 결과는 그림 1-1-11에 나와 있습니다.
4. 단조 공정 시뮬레이션의 적용 범위를 확장합니다. 소프트웨어가 더욱 성숙해지고 컴퓨터 가격이 계속 하락함에 따라 CAD/CAM이 점점 더 널리 사용되었습니다. 단조 공정 시뮬레이션을 통해 금형 구조 설계를 성공적으로 최적화하고, 성형 공정 중에 발생할 수 있는 접힘 및 부족과 같은 결함을 예측하고, 성형 매개변수를 최적화하고, 금형 캐비티의 응력 분포를 예측하고, 국부적인 균열을 방지할 수 있었다는 점은 강조할 가치가 있습니다. 또는 과도한 마모. 수치 시뮬레이션은 순수한 학술 연구에서 실제 사용으로 옮겨졌습니다. 현재 공작물의 응력 및 변형률 분포를 예측할 수 있으며, 필요할 경우 변형 후 조직 및 성능을 예측할 수 있습니다. 그림 1-1-12은 수치해석을 통해 금형 형상을 최적화하여 단조 공정 중 발생하는 접힘을 제거한 예를 보여줍니다. 그림1-1-12에서 보는 바와 같이 단조품이 접히는 이유는 금형 형상의 설계가 불합리하기 때문이다. 다이를 수정한 후 공작물의 상단이 상단 다이의 클램핑 아래로 압축되어 접힘을 완전히 제거할 수 있습니다. 5. 미세 성형 플라스틱 가공에서 미세 성형은 미세 부품에 대한 수요가 높기 때문에 발생합니다. 이러한 마이크로 부품에 대한 수요가 급증하는 것은 전자제품의 소형화 때문만은 아닙니다. 의료기기, 센서, 광전자소자의 발달로 마이크로 부품에 대한 수요도 급증하고 있습니다. 생산 비용과 생산 효율성 측면에서 플라스틱 가공 방식은 심부 X선 리소그래피, 전주 성형, 미세 플라스틱 주조 등을 융합한 3차원 초미세 가공 기술(LIGA 공정)보다 우수하다. 소위 마이크로포밍은 일반적으로 성형된 부품의 최소 한 치수가 0.5mm 미만임을 의미합니다. 사용된 원재료의 입자 크기는 크게 변하지 않았기 때문에, 즉 미세 부품의 크기에 대한 입자 크기의 비율은 기존 부품의 크기에 대한 입자 크기의 비율보다 훨씬 작으므로 둘은 유사한 법을 따르지 마십시오. 마찬가지로, 마이크로 부품의 부피에 대한 표면적의 비율도 기존 부품의 해당 값보다 훨씬 큽니다. 따라서 접촉 면적은 기존 부품의 성형보다 미세 성형에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 그림 1-1-13은 크기 감소로 인한 전체 결정립 수 대비 표면 결정립 수의 변화를 생생하게 보여줍니다. 그림에서 λx는 크기 감소 배수입니다.
그림 {{0}}은 공작물 표면의 볼록한 부분이 평탄화 후 윤활제를 저장하기 위한 닫힌 홈을 형성하기 쉽다는 것을 보여줍니다. 미세성형 등 표면크기가 매우 작은 경우에는 윤활유 저장용 홈을 형성하기가 쉽지 않습니다. 따라서 그림 1-1-15에 표시된 이중 컵 압출의 경우 공작물 직경이 4mm에서 0.5mm로 감소하면 압출 오일을 윤활제로 사용하는 조건에서 테스트 결과가 나타납니다. 시험편 크기가 감소함에 따라 마찰력이 크게 증가하며 그 증가는 20배에 달할 수 있습니다. 그림 1-1-16은 직경 0.3mm 미만의 와이어로 단조된 부품을 보여줍니다. 비교를 위해 그림의 오른쪽에 일치 항목이 배치됩니다. 6. 다점 유연 성형 다점 유연 성형은 그림 1-1-17에 표시된 것처럼 곡률이 큰 쉘 공작물을 제조하기 위한 새로운 성형 방법입니다. 그 본질은 하부 다이를 여러 개의 조정 가능한 소형 다이로 분리하는 것입니다. 작은 다이의 상단이 공작물 표면에 압입을 일으키는 것을 방지하기 위해 강판을 개별 다이에 배치하여 연속적이고 유연한 표면을 생성합니다. 상부 금형은 폴리우레탄 블록으로 구성되어 있으며 공작물의 양면은 폴리우레탄 판으로 덮여 있습니다. 다점 유연 성형은 주로 하부 금형의 형상을 조정하여 필요한 공작물을 생산할 수 있습니다. 공작물 반발이 성형 정확도에 미치는 영향을 고려하기 위해 소형 금형의 높이를 조정하여 금형 표면을 수정할 수 있습니다. 이러한 유형의 금형은 대형 풍동 수축체의 아크 플레이트를 제조하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 7. 복합재료 성형 복합재료 성형은 최근 들어 급속한 발전을 이루고 있다. 장섬유 복합재료의 경우 반고형법(semi-solid method)을 사용하여 제조하는 경우가 대부분이다. K. Sigert는 AlMg 합금 탄소 섬유 강화 복합재 성형 부품을 개발했습니다. 그림 1-1-18에서 볼 수 있듯이 반고체 형성 온도는 고상선과 액상선 사이로 577~638도 사이입니다. 그 프리폼은 그림 1-1-19에 나와 있습니다. 섬유와 판을 교대로 놓고 외부를 알루미늄 호일로 감쌉니다. 단섬유 복합재료를 성형하기 위해서는 단섬유를 미리 블랭크에 압착한 후 액체 금속을 가압하여 섬유 사이의 틈새로 주조하고 반고체 상태로 냉각한 후 압출하는 과정이 필요하다. Hu Lianxi와 다른 사람들은 이와 관련하여 연구를 수행했습니다. Zhang Libin은 한때 PM-SiCp /2A12 복합 재료의 준비를 연구했습니다. 프로세스 흐름은 그림 1-1-20에 나와 있습니다. 캡슐화된 금형의 열간 프레싱, 폐쇄형 업세팅 및 등온 열간 역압출은 모두 국내 범용 4열 유압 프레스에서 수행됩니다. 등온 열간 역압출로 가공된 PM-SiCp/2A12 복합재료는 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다. 동일한 상태의 야금용 잉곳 2A12의 상온 인장 특성과 비교하여, SiCp15%(질량 분율) 및 20%(질량 분율)을 함유한 PM-SiCp/2A12 복합재료의 조건부 항복 강도 σ0.2는 17.3만큼 증가했습니다. % 및 24.6%, 인장강도 Rm은 각각 2.5% 및 10.2% 증가합니다.
