Stel je voor dat je een brok metaal verandert in een kritisch machineonderdeel, ontworpen om extreme omstandigheden te weerstaan. Dit is de essentie van smeden, een essentieel productieproces dat de materiaaleigenschappen verbetert en metalen met precisie vormt. Van warm smeden tot matrijssmeden, dit artikel verkent de technieken en voordelen en leidt je door de essentie van deze krachtige metaalbewerkingsmethode. Ontdek hoe smeden defecten kan elimineren en de sterkte en duurzaamheid van metalen onderdelen kan verbeteren, zodat ze betrouwbaar presteren in de zwaarste omstandigheden.
Smeden is een metaalverwerkingsmethode waarbij smeedmachines druk uitoefenen op metaalplaat, waardoor plastische vervorming ontstaat die resulteert in smeedstukken met specifieke mechanische eigenschappen, vormen en afmetingen. Het is een van de twee onderdelen van smeden, samen met stansen.
Smeden elimineert defecten zoals gegoten porositeit in het smeltproces, terwijl de microstructuur wordt geoptimaliseerd. Omdat de volledige stroomlijn van het metaal behouden blijft, zijn de mechanische eigenschappen van smeedstukken bovendien meestal beter dan die van gietstukken uit hetzelfde materiaal.
Met uitzondering van gewalste platen, profielen of lasstukken met eenvoudige vormen, worden smeedstukken meestal gebruikt voor cruciale onderdelen die hoge belastingen en zware werkomstandigheden ondergaan in relevante machines.
De initiële herkristallisatietemperatuur van staal is ongeveer 727℃. Maar 800℃ wordt meestal beschouwd als de drempel voor warm smeden. Smeden boven 800℃ wordt heet smeden genoemd, terwijl smeden tussen 300℃ en 800℃ warm of halfwarm smeden wordt genoemd. Smeden bij kamertemperatuur wordt koud smeden genoemd.
Warmsmeden is de meest gebruikte methode voor het vervaardigen van smeedstukken in de meeste industrieën. Warm- en koudsmeden worden daarentegen vooral gebruikt in de auto-industrie, algemene machinebouw en andere onderdelenproductie. Deze methodes kunnen efficiënt materiaal besparen.
Zoals eerder vermeld, kan smeden worden ingedeeld in warm smeden, warm smeden en koud smeden op basis van temperatuur. Daarnaast kan het worden gecategoriseerd in vrij smeden, matrijssmeden, ringwalsen en gespecialiseerd smeden op basis van het vormmechanisme.
Vrij smeden is een bewerkingsmethode waarbij eenvoudig universeel gereedschap wordt gebruikt of waarbij rechtstreeks externe kracht wordt uitgeoefend om een onbewerkte vorm te vervormen tussen het bovenste en onderste aambeeld van smeedapparatuur, om de vereiste geometrie en interne kwaliteit te verkrijgen.
Smeedstukken die op deze manier worden vervaardigd, staan bekend als vrij smeedwerk en worden meestal in kleine series geproduceerd.
Om gekwalificeerde smeedstukken te maken, worden verschillende smeedapparatuur, zoals smeedhamers en hydraulische persen, gebruikt om de onbewerkte vorm te vormen en te bewerken.
De fundamentele processen van vrij smeden omvatten overzetten, trekken, ponsen, snijden, buigen, torsie, dislocatie en smeden. Deze methode maakt meestal gebruik van warmsmeedtechnieken.
Smeden kan worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: smeden met open matrijzen en smeden met gesloten matrijzen. Tijdens dit proces wordt een blank metaal vervormd en geperst in een smeedmatrijskamer met een specifieke vorm om smeedstukken te maken.
Gewoonlijk wordt matrijssmeedwerk gebruikt om onderdelen met een klein gewicht en in grote batches te vervaardigen. Dit proces kan verder worden onderverdeeld in drie typen: warm smeedwerkwarm smeden en koud smeden.
Zowel warmsmeden als koudsmeden worden beschouwd als de toekomstige richting van matrijssmeden en vertegenwoordigen vooruitgang in smeedtechnologie. Matrijssmeden kan ook worden ingedeeld op basis van de gebruikte materialen, waaronder ijzerhoudend metalen matrijs smeden, matrijssmeden van non-ferrometalen en vormen van poederproducten.
Ferrometalen, zoals koolstofstaal, non-ferrometalen zoals koper en aluminiumIn dit proces worden poedermetallurgische materialen gebruikt.
Gerelateerde lectuur: Ferro- vs Non-ferrometalen
Extrusie is een type matrijs smeedwerk dat kan worden onderverdeeld in extrusie van zware metalen en extrusie van lichte metalen.
Gesloten matrijssmeedwerk en gesloten stuiken zijn twee geavanceerde processen voor matrijssmeedwerk. Een belangrijk voordeel van deze processen is het hoge materiaalgebruik omdat er geen uitvloeiing is.
Met één of meerdere processen kunnen complexe smeedstukken worden voltooid.
Bovendien vermindert de afwezigheid van uitvloeiing het spanningsoppervlak van het smeedstuk, wat uiteindelijk resulteert in lagere vereiste belastingen.
Het is echter belangrijk op te merken dat de blenk niet volledig beperkt kan worden. Daarom is het noodzakelijk om het volume van de blenk strikt te controleren, de relatieve positie van de smeedmatrijs te beheren en het smeedstuk te meten om de slijtage van de smeedmatrijs te minimaliseren.
Ringslijpen is het proces van het produceren van ringonderdelen met verschillende diameters met behulp van gespecialiseerde apparatuur, bekend als een ringslijpmachine. Het wordt ook gebruikt bij de productie van wielonderdelen, zoals naven van auto's en treinwielen.
Speciale smeedtechnieken zijn onder andere walssmeden, kruislings wigwalsen, radiaal smeden, vloeibaar matrijssmeden en andere methoden die beter geschikt zijn voor het produceren van bepaalde complex gevormde onderdelen.
Rollensmeden kan bijvoorbeeld dienen als een efficiënt voorvormproces dat de hoeveelheid druk die nodig is voor de daaropvolgende vormbewerkingen aanzienlijk vermindert.
Het walsen met een kruiswig wordt gebruikt voor het produceren van stalen kogels, transmissieassenen andere soortgelijke onderdelen.
Radiaal smeden daarentegen wordt gebruikt om grote vaten, trapassen en andere smeedstukken te maken.
Volgens de bewegingsmodus van de smeedmatrijs, kan smeden worden onderverdeeld in slingeren, slingeren roterend smeden, rollen smeden, kruis wig rollen, ring rollen en kruis rollen.
Roterend smeden, roterend smeden en ringwalsen kunnen ook worden verwerkt door precisiesmeden.
Om het gebruik van materialen te verbeteren, kunnen rollen smeden en kruiswalsen worden gebruikt als het vorige proces voor slanke materialen.
Net als vrij smeden wordt ook roterend smeden plaatselijk gevormd.
Het voordeel is dat het, in vergelijking met de smeedgrootte, ook gevormd kan worden als de smeedkracht klein is.
Bij deze smeedmethode, inclusief vrij smeden, zet het materiaal tijdens de bewerking uit van dichtbij het matrijsoppervlak naar het vrije oppervlak.
Daarom is het moeilijk om de nauwkeurigheid te garanderen.
Door de bewegingsrichting van de smeedmatrijs en het roterende smeedproces met de computer te regelen, kunnen producten met complexe vormen en een hoge nauwkeurigheid kan worden verkregen met een lage smeedkracht, zoals bij de productie van smeedstukken zoals stoomturbineschoepen met veel variëteiten en grote afmetingen.
De beweging van smeedapparatuur is mogelijk niet in overeenstemming met de vrijheidsgraad, die kan worden onderverdeeld in de volgende vier typen:
Om een hoge nauwkeurigheid te bereiken, moet er aandacht besteed worden aan het voorkomen van overbelasting bij het onderste dode punt, het regelen van de snelheid en de positie van de matrijs, omdat deze factoren de smeedtolerantie, vormnauwkeurigheid en levensduur van de matrijs kunnen beïnvloeden.
Om de nauwkeurigheid te handhaven moet bovendien de speling van de geleiderail van het glijblok worden aangepast, de stijfheid worden verzekerd, het onderste dode punt worden aangepast en een hulpoverbrengingsapparaat worden gebruikt.
Voor het smeden van slanke onderdelen, smeerkoeling en het smeden van onderdelen voor hogesnelheidsproductie kan de schuif verticaal of horizontaal bewegen. Compensatievoorzieningen kunnen ook worden gebruikt om de beweging in andere richtingen te vergroten.
De bovenstaande methoden verschillen in vereiste smeedkracht, proces, materiaalgebruik, uitvoer, maattolerantie en smeer- en koelmethoden. Deze factoren hebben ook invloed op de mate van automatisering.
De smeedmaterialen omvatten voornamelijk koolstofstaal en gelegeerd staal met verschillende componenten, evenals aluminium, magnesium, koper, titanium en hun legeringen. Deze materialen zijn verkrijgbaar in de vorm van staven, ingots, metaalpoeder en vloeibaar metaal.
De smeedratio verwijst naar de verhouding van de dwarsdoorsnede van het metaal vóór vervorming tot de dwarsdoorsnede na vervorming. De juiste keuze van smeedverhouding, redelijke verwarmingstemperatuur en wachttijd, redelijke begin- en eindsmeedtemperatuur en redelijke vervorming en vervormingssnelheid zijn essentieel voor het verbeteren van de productkwaliteit en het verlagen van de kosten.
Ronde of vierkante staven worden meestal gebruikt als vormstukken voor kleine en middelgrote smeedstukken. Deze staven hebben een uniforme en goede korrelstructuur en mechanische eigenschappen, een nauwkeurige vorm en grootte en een goede oppervlaktekwaliteit, waardoor ze geschikt zijn voor massaproductie. Met redelijke verwarmingstemperatuur en vervorming voorwaarden, kunnen uitstekende prestaties smeedstukken worden geproduceerd zonder grote smeden vervorming.
In vergelijking daarmee worden ingots alleen gebruikt voor grote smeedstukken. Ingots hebben een gegoten structuur met grote zuilvormige kristallen en een losse kern. Daarom is het nodig om de kolomvormige kristallen te breken in fijne korrels en ze te verdichten door grote plastische vervorming om een uitstekende metaalmicrostructuur en mechanische eigenschappen te verkrijgen.
De poedermetallurgie voorvorm kan worden gemaakt in poedersmeedwerk door non-flash matrijssmeedwerk in een hete toestand. Poedersmeden heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van algemene matrijssmeedstukken, waaronder goede mechanische eigenschappen en hoge precisie, en kan nabewerking verminderen. De interne structuur van poedersmeedwerk is uniform zonder ontmenging, waardoor het ideaal is voor kleine tandwielen en andere werkstukken. De prijs van poeder is echter veel hoger dan die van algemene staven, waardoor de toepassing in de productie beperkt is.
Het smeedstuk van de matrijs van vloeibaar metaal is een vormingsmethode tussen matrijzenafgietsel en matrijzensmeedstuk. Door statische druk toe te passen op het vloeibare metaal dat in de matrijsboring wordt gegoten om het te laten stollen, kristalliseren, vloeien, plastische vervorming en vorm onder druk, kunnen matrijssmeedstukken met de vereiste vorm en eigenschappen worden verkregen. Deze methode is vooral geschikt voor complexe dunwandige onderdelen die moeilijk te vormen zijn met algemeen matrijssmeedwerk.
Ten slotte kunnen smeedlegeringen van superlegeringen op ijzerbasis, superlegeringen op nikkelbasis en superlegeringen op kobaltbasis ook worden voltooid door smeden of walsen. Deze legeringen zijn echter relatief moeilijk te smeden vanwege hun smalle plastische zone. Daarom zijn er strenge eisen voor de verwarmingstemperatuur, open smeedtemperatuur en eindsmeedtemperatuur van verschillende materialen.
Diverse smeedmethoden maken gebruik van verschillende processen, en onder hen heeft het smeden met een hete matrijs de langste processtroom.
De typische volgorde is als volgt: onbewerkt smeedijzer → verhitten van het smeedijzer → voorbereiding van het rolgesmede smeedijzer → omvormen door middel van matrijssmeden → bijsnijden → ponsen → correctie → tussentijdse inspectie om de grootte en oppervlaktefouten van het smeedijzer te controleren → warmtebehandeling van het smeedijzer om spanningen te verwijderen en het smeedijzer te verbeteren. metaal snijden prestaties → reiniging om oxideaanslag op het oppervlak te verwijderen → correctie → inspectie.
Smeedstukken worden meestal geïnspecteerd op uiterlijk en hardheid, terwijl belangrijke smeedstukken ook worden geïnspecteerd op chemische samenstellingsanalyse en mechanische eigenschappen, restspanningen andere niet-destructieve testen (NDT).
Vergeleken met gietstukken kan smeden de microstructuur en mechanische eigenschappen van metalen verbeteren.
Wanneer metaal wordt vervormd en geherkristalliseerd door de warmsmeedmethode, veranderen de oorspronkelijke grove dendritische en zuilvormige korrelstructuren in equiaxed herkristallisatiestructuren met fijnere en meer uniforme korrels. Dit proces maakt de oorspronkelijke segregatie, porositeit, slakinsluiting en andere onvolkomenheden van de ingot compacter en gelast, waardoor de plasticiteit en mechanische eigenschappen van het metaal verbeteren.
De mechanische eigenschappen van gietstukken zijn over het algemeen lager dan die van smeedstukken van hetzelfde materiaal.
Bovendien zorgt smeden voor de continuïteit van de metaalvezelstructuur en behoudt de vezelstructuur zijn consistentie met de vorm van de smeedstukken. Het proces voltooit de metaalstroomlijn en garandeert dat de onderdelen goede mechanische eigenschappen en een lange levensduur hebben.
Smeedstukken geproduceerd door precisiesmeden, koude extrusie, warme extrusie en andere methodes zijn superieur aan gietstukken.
Smeden bestaat uit het persen van metaal in de gewenste vorm of het uitoefenen van een geschikte drukkracht door plastische vervorming, meestal met behulp van een hamer of druk. Het smeedproces verfijnt de deeltjesstructuur en verbetert de fysische eigenschappen van het metaal. In praktische toepassingen kan een correct ontworpen onderdeel de deeltjesstroom in de richting van de primaire druk leiden.
Gieten is het proces waarbij een voorwerp van metaal wordt gevormd met behulp van diverse gietmethoden. Gesmolten vloeibaar metaal wordt in een voorbereide mal gespoten door middel van gieten, injectie, afzuigen of andere giettechnieken. Het voorwerp wordt dan afgekoeld, er valt zand af, het wordt gereinigd en het ondergaat een nabehandeling om een bepaalde vorm, grootte en prestatie te verkrijgen.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO