Leitfaden zur Kaltfließpresstechnologie und Anwendungen für Verbindungselemente

Kaltschmieden und seine Eigenschaften

Kaltschmieden, auch Kaltfließpressen genannt, ist eine Unterart des Kaltfließpressens. Kaltfließpressen umfasst ein breiteres Spektrum an Techniken. Zu den beim Kaltfließpressen üblicherweise verwendeten Maschinen gehören hydraulische Pressen, Stanzpressen und automatische Kaltschmiedemaschinen. Das Hauptmerkmal des Kaltschmiedens liegt in seiner Geschwindigkeit.

Aufgrund der großen Vielfalt an Verbindungselementen wird bei deren Herstellung häufig das Kaltschmieden eingesetzt. Seine Anwendungen wurden jedoch auf Automobilkomponenten, Getriebeteile, Militär, Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt und andere Präzisionsteile ausgeweitet. Dennoch beschränkt sich der Einsatz noch immer zu über 90 % auf die Herstellung von Verbindungselementen.

Das Buch bezieht sich auf „Technologie und Anwendungen des Kaltschmiedens“, während „Technologie zum Kaltschmieden von Verbindungselementen“ ist ein in der Praxis gebräuchlicher Begriff. Verbindungselemente konzentrieren sich hauptsächlich auf Threads, mit detaillierten Gewindeberechnungen in S. 51–S. 57 für Kaltfließpresstechnologie und -anwendungen.

Grundlegende Theorien der Kaltumformungstechnologie

1. Was ist Kaltschmieden?

· Kaltschmieden: Der Prozess, bei dem Formen bei Raumtemperatur verwendet werden, um Metall plastisch zu verformen, um die gewünschte Geometrie, Abmessungen und Qualität zu erreichen.

· Warmschmieden: Verformung von Metallen durch Erhitzen auf 600–800 °C mit Hilfe von Formen.

· Warmschmieden: Verformung von Metallen durch Erhitzen auf 1000–1200 °C mit Hilfe von Formen.

2. Die Essenz des Kaltschmiedens

Kaltschmieden stellt die Essenz der plastischen Verformung von Metallen dar.

3. Fließregeln für die plastische Verformung von Metallen beim Kaltschmieden

· Mindestwiderstandsgesetz

· Gesetz der Volumenkonstanz

4. Die drei Schritte des Kaltschmiedens

Materialauswahl (Rohlingsvorbereitung)

Die Rohstoffe für das Kaltschmieden sollten folgende Anforderungen erfüllen:

· Körner und chemische Zusammensetzungen müssen den Standardanforderungen für Kaltschmiedestahl entsprechen.

· Härte ≤ 150° HB (≤ 80° HRB) vor dem Kaltschmieden.

· Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und legierte Stähle sollten vor dem Kaltziehen einem Sphäroidisierungsglühen unterzogen werden, wobei die Härte nach dem Kaltziehen ermittelt werden sollte ≤ 180° HB (≤ 90° HRB).

Materialhärtestandards für Kaltumformung:

· Hohlnieten aus kohlenstoffarmem Stahl und Edelstahl: Härte 102° HB (60° HRB).

· Hülsenförmige Produkte: 102–133° HB (60–80° HRB), vorzugsweise 102–113° HB (60–70° HRB).

· Produkte zur Stangenreduzierung: 133–168° HB (80–88° HRB), vorzugsweise 133–158° HB (80–85° HRB).

Entwerfen Sie den geeigneten Schmiedeprozess
Die Wahl geeigneter Umformmethoden für das Kaltumformen ist von entscheidender Bedeutung.

Verbessern Sie die Rauheit der Formoberfläche und die Schmierbedingungen
Oberflächenverbesserungen verringern die Reibung bei der Verformung.

Kerntechniken und gängige Designmethoden beim Kaltschmieden

1. Kerntechniken

· Auf Standards und Konstruktionsmethoden für das Freiform-Kaltschmieden wird in Kaltfließpressen-Technologie und -Anwendungen verwiesen P12.

· Auf Standards und Konstruktionsmethoden für die Kaltumformung mit geschlossenem Gesenk wird in Kaltfließpressen-Technologie und -Anwendungen verwiesen P13.

Kaltschmieden besteht hauptsächlich aus verstörend Und verlängern Operationen. Verformungsmethoden werden wie folgt kategorisiert:

· Kleines Material, große Verformung

· Großes Material, kleine Verformung

· Zwischenmaterialien mit Verformung an beiden Enden

Beim Formen von Verbindungselementen oder anderen minimal geschnittenen Produkten wird häufig Drahtmaterial (rotierender Metalldraht) als Rohling verwendet. Die Auswahl des geeigneten Drahtdurchmessers ist von entscheidender Bedeutung.

Formel für Verformung:

ε=(Verformungsgrad des Materials)=dD×100 %ε=(Verformungsgrad des Materials)=Dd×100 %

Wo:

· DD: Größter Drahtdurchmesser (Auswahl des Durchmessers stauchen oder reduzieren).

· Dd: Kleinster Drahtdurchmesser (Auswahl zum Stauchen oder Reduzieren des Durchmessers).

Die Verformungszugabe hängt von den Materialeigenschaften ab. Zum Beispiel:

ε≤30 %ε≤30 %: Freiform-Kaltschmieden ist geeignet.

ε>30 %ε>30 %: Kaltschmieden mit geschlossenem Gesenk ist geeignet.

Edelstahl ermöglicht bis zu ε≤50 %ε≤50 %.

Die meisten gängigen Schwarzmetalle werden auf ε≤60 % kontrolliertε≤60 %.

Stähle mit niedrigem bis mittlerem Kohlenstoffgehalt können einen Wert von ε=85 % erreichen.ε=85%.

Bei Sacklöchern und reextrudierten Hohlbauteilen minimiert die Wahl des Drahtdurchmessers in der Nähe des Umformdurchmessers die Kaltverfestigung.

Überlegungen zur Reextrusion:

Beim erneuten Extrudieren bleibt die Matrize stationär, während sich der Stempel bewegt. Bei reextrudierten Verfahren:

· Sacklöcher können erreicht werden 3–5-facher Lochdurchmesser, je nach Ausführung.

· Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt können sogar den 9-fachen Durchmesser erreichen.

Für Sechskantmuttern:

· Allgemeine große Verformung D = 0,9–0,92 × S.

· Kleine Verformungen: D = 0,7–0,72 × S.

2. Grundlegende Schmiedeprozesse

Kaltschmieden beinhaltet Trennung Und forming Prozesse:

Trennungsprozess:

· Schneiden, Trimmen und Stanzen.

Umformprozess:

· Erststauchen, Präzisionsstauchen, Strangpressen, Nachfließpressen, kombiniertes Schmieden-Fließpressen und Ziehen.

3. Arten der Metallverformung basierend auf Bewegungsrichtungen

1. Vorwärtsextrusion: Die Metallbewegung richtet sich nach der Bewegungsrichtung des Stempels – wird zum Erstellen von Voll- oder Hohlprofilen verwendet.

2. Umgekehrte Extrusion: Metall fließt gegen die Bewegung des Stempels – wird für Hohlprofile verwendet.

3. Verbundextrusion: Kombiniert Vorwärts- und Rückwärtsextrusion für komplexe Formen.

4. Kombiniertes Schmieden-Strangpressen: Staucht Metall beim Extrudieren gleichzeitig radial auf – wird für Flansche oder Teile mit lokal großen Querschnitten verwendet.

4. Verformungsgrenzen

Die Verformung variiert je nach Materialeigenschaften. Die maximal zulässige Verformung während eines einzelnen Schmiedevorgangs wird als bezeichnet zulässige Verformung. Auf allgemeine Werte wird in Kaltfließpresstechnologie und -anwendungen verwiesen P35 Tabelle 2.3–2.

5. Berechnung der Kaltumformkräfte

Die beim Kaltschmieden auftretenden Kräfte werden wie folgt berechnet:

Berechnung der Scherkraft: Pq=Fτ (kgf)Pq=Fτ (kgf)

Kaltschmiedekraft (Stauchen): Pc=γZϕσs′(1+f/3×dh)F(kgf)Stk=γZϕσs′(1+f/3×hd)F(kgf)

Vorwärtsextrusionskraft: Ps=pF(kgf)Ps=pF(kgf)

Umgekehrte Extrusionskraft: Pj=pF1(kgf)Pj=pF1(kgf)

Zusammengesetzte Extrusionskraft: Compound-Extrusionsdrücke sind im Allgemeinen niedriger als einzelne Vorwärts- oder Rückwärts-Extrusionsdrücke.

Auswurfkraft: Oft vernachlässigbar, es sei denn, es steht im Zusammenhang mit dem Schneiden. In diesem Fall gilt: Pd=PqK(kgf)Pd=PqK(kgf)

Detaillierte Berechnungen für diese Kräfte finden Sie in Cold Extrusion Technology and Applications S. 40–S. 44