Rèn là gì?- Định nghĩa, quy trình và loại

Bài viết này sẽ đi sâu vào mọi thứ bạn cần biết vềrèn, bao gồm nó là gì, nó được thực hiện như thế nào và sản phẩm được rèn như thế nào so với các sản phẩm được chế tạo thông qua các phương pháp khác bao gồm đúc, hàn và chế tạo, thanh/tấm được gia công, các bộ phận kim loại dạng bột và nhựa/compozit gia cố.

Đầu tiên, chúng ta sẽ định nghĩa rèn là gì.

Rèn là gì?

Rèn là một quá trình sản xuất trong đó kim loại rắn được định hình bằng lực nén cục bộ từ việc đập hoặc ép.

Việc rèn thép thường được phân loại theo nhiệt độ thực hiện: rèn nguội, rèn ấm và rèn nóng. Điều quan trọng cần lưu ý là rèn không giống như đúc, vì kim loại được rèn không bao giờ bị nấu chảy và đổ.

Tại sao nên sử dụng rèn?

Rèn làmạnh . Khi kim loại được định hình trong quá trình rèn, cấu trúc hạt bên trong của nó biến dạng theo hình dạng chung của bộ phận. Bằng cách nén cấu trúc hạt và tạo ra dòng hạt, đặc tính cường độ của bộ phận được tăng lên.

Rèn được sử dụng ở những nơi mà độ tin cậy và an toàn là rất quan trọng. Vật rèn thường là các bộ phận được sử dụng bên trong máy móc, ô tô, máy bay, máy kéo, tàu thủy, thiết bị khoan dầu, động cơ và tên lửa, v.v.

Ở nhiệt độ nào rèn được thực hiện?

Các quá trình rèn thường được phân loại theo nhiệt độ kim loại cao hơn hay thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại của cấu trúc vi mô kim loại. Rèn thép có thể được chia thành:

Rèn nóng thép

• Nhiệt độ rèn cao hơn nhiệt độ kết tinh lại trong khoảng 1742–2300 ° F

• Khả năng định hình tốt

• Lực hình thành thấp

• Độ bền kéo không đổi của phôi

Rèn thép nóng

• Nhiệt độ rèn trong khoảng 1200–1742 ° F

• Ít hoặc không có vảy ở bề mặt phôi

• Có thể đạt được dung sai hẹp hơn so với rèn nóng

• Khả năng định hình hạn chế và lực tạo hình cao hơn so với rèn nóng

• Lực tạo hình thấp hơn so với tạo hình nguội

Rèn nguội thép

• Rèn nhiệt độ ở điều kiện phòng, tự làm nóng lên tới 300 ° F do năng lượng hình thành

• Dung sai hẹp nhất có thể đạt được

• Không có cặn ở bề mặt phôi

• Tăng cường độ và giảm độ dẻo do biến dạng cứng

• Khả năng tạo hình thấp và lực tạo hình cao là cần thiết

Tại Edgerton Forge, chúng tôi rèn thép nóng.

Làm thế nào để bạn giả mạo?

Về cơ bản có ba phương pháp (hoặc quy trình) để tạo ra một bộ phận rèn: Rèn khuôn ấn tượng, Rèn khuôn mở và Rèn vòng cán liền mạch.

Tại Edgerton Forge, chúng tôi sử dụngẤn tượng Die rèn.

Khuôn ấn tượng Rèn hoặc ép kim loại vào giữa hai khuôn (được gọi là dụng cụ) có hình dạng (khoang) cụ thể được cắt vào chúng.

Kim loại chảy dưới lực vào khoang để tạo ra hình dạng bộ phận cụ thể. Quá trình này có thể tạo ra các bộ phận từ hình dạng đơn giản đến hình dạng không đối xứng rất phức tạp.

Việc rèn khuôn ấn tượng có thể được thực hiện bằng nhiều loại máy khác nhau bao gồm máy ép thủy lực, máy ép cơ khí, búa và máy khuấy. Chúng tôi sử dụng máy ép và máy ép cơ học tại Edgerton Forge.

Làm thế nào để rèn so sánh với đúc?

Rèn mạnh hơn. Đúc không thể đạt được hiệu quả tăng cường khi gia công nóng và nguội. Việc rèn vượt trội hơn so với đúc ở các đặc tính độ bền có thể dự đoán được - tạo ra độ bền vượt trội được đảm bảo từ từng bộ phận.

Rèn tinh chỉnh các khuyết tật từ phôi đúc hoặc thanh đúc liên tục. Vật đúc không có dòng chảy hạt cũng như độ bền định hướng và quá trình này không thể ngăn ngừa sự hình thành các khuyết tật luyện kim nhất định. Phôi rèn trước gia công tạo ra dòng hạt định hướng theo các hướng đòi hỏi cường độ tối đa. Cấu trúc đuôi gai, sự phân tách hợp kim và những điểm không hoàn hảo tương tự được tinh chỉnh trong quá trình rèn.

Việc rèn là đáng tin cậy hơn, ít tốn kém hơn. Các khuyết tật đúc xảy ra ở nhiều dạng khác nhau. Bởi vì gia công nóng sẽ tinh chỉnh mô hình hạt và mang lại các đặc tính độ bền, độ dẻo và khả năng chống chịu cao nên các sản phẩm rèn có độ tin cậy cao hơn. Và chúng được sản xuất mà không phải trả thêm chi phí cho việc kiểm soát và kiểm tra quy trình chặt chẽ hơn cần thiết cho quá trình đúc.

Rèn cung cấp phản ứng tốt hơn để xử lý nhiệt. Vật đúc yêu cầu kiểm soát chặt chẽ quá trình nóng chảy và làm mát vì có thể xảy ra sự phân tách hợp kim. Điều này dẫn đến phản ứng xử lý nhiệt không đồng đều có thể ảnh hưởng đến độ thẳng của các bộ phận hoàn thiện. Vật rèn phản ứng dễ dự đoán hơn với xử lý nhiệt và mang lại sự ổn định kích thước tốt hơn.

Rèn là linh hoạt, sản xuất hiệu quả về chi phí thích ứng với nhu cầu. Một số vật đúc, chẳng hạn như vật đúc hiệu suất đặc biệt, yêu cầu vật liệu đắt tiền và kiểm soát quy trình cũng như thời gian thực hiện lâu hơn. Khuôn mở và cán vòng là những ví dụ về quy trình rèn thích ứng với các độ dài sản xuất khác nhau và cho phép rút ngắn thời gian sản xuất.

Làm thế nào để rèn so sánh với các mối hàn và chế tạo?

Việc rèn mang lại tính kinh tế trong sản xuất, tiết kiệm vật liệu. Chế tạo hàn có chi phí cao hơn khi sản xuất khối lượng lớn. Trên thực tế, các bộ phận được chế tạo là nguồn chuyển đổi rèn truyền thống khi khối lượng sản xuất tăng lên. Chi phí dụng cụ ban đầu để rèn có thể được tính bằng khối lượng sản xuất và tiết kiệm vật liệu và rèn kinh tế sản xuất nội tại giúp giảm chi phí lao động, giảm phế liệu và làm lại cũng như giảm chi phí kiểm tra.

Rèn mạnh hơn. Cấu trúc hàn thường không có độ xốp. Bất kỳ lợi ích về sức mạnh nào thu được từ việc hàn hoặc buộc chặt các sản phẩm cán tiêu chuẩn đều có thể bị mất do thực hành hàn hoặc nối kém. Định hướng hạt đạt được trong quá trình rèn làm cho các bộ phận trở nên chắc chắn hơn.

Việc rèn cung cấp các thiết kế/kiểm tra hiệu quả về mặt chi phí. Một tổ hợp hàn nhiều thành phần không thể sánh được với mức tiết kiệm chi phí đạt được từ việc rèn một mảnh được thiết kế phù hợp. Việc hợp nhất một phần như vậy có thể giúp tiết kiệm chi phí đáng kể. Ngoài ra, các mối hàn đòi hỏi các thủ tục kiểm tra tốn kém, đặc biệt đối với các bộ phận chịu ứng suất cao. Rèn thì không.

Vật rèn mang lại các đặc tính luyện kim phù hợp hơn, tốt hơn. Sự gia nhiệt có chọn lọc và làm mát không đồng đều xảy ra trong quá trình hàn có thể mang lại những đặc tính luyện kim không mong muốn như cấu trúc hạt không nhất quán. Trong quá trình sử dụng, đường hàn có thể hoạt động như một rãnh luyện kim có thể dẫn đến hỏng bộ phận. Vật rèn không có khoảng trống bên trong gây ra hư hỏng không mong muốn khi bị căng thẳng hoặc va đập.

Rèn cung cấp sản xuất đơn giản hóa. Hàn và buộc chặt cơ học đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận các vật liệu nối, loại và kích cỡ buộc chặt, đồng thời giám sát chặt chẽ quá trình siết chặt, cả hai điều này đều làm tăng chi phí sản xuất. Việc rèn giúp đơn giản hóa việc sản xuất và đảm bảo chất lượng tốt hơn và tính nhất quán từng bộ phận.

Vật rèn được so sánh với thanh/tấm gia công như thế nào?

Vật rèn cung cấp phạm vi kích thước rộng hơn cho các loại vật liệu mong muốn. Kích thước và hình dạng của các sản phẩm làm từ thanh và tấm thép bị giới hạn ở kích thước mà các vật liệu này được cung cấp. Thông thường, rèn có thể là quy trình gia công kim loại duy nhất có sẵn với một số loại nhất định ở kích thước mong muốn. Vật rèn có thể được sản xuất một cách kinh tế với nhiều kích cỡ khác nhau, từ các bộ phận có kích thước lớn nhất nhỏ hơn 1 inch đến các bộ phận có trọng lượng hơn 450.000 lbs.

Các vật rèn có hạt được định hướng để tạo hình để có độ bền cao hơn. Các thanh và tấm được gia công có thể dễ bị mỏi và ăn mòn do ứng suất hơn do việc gia công cắt các mẫu hạt vật liệu. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình rèn mang lại cấu trúc hạt định hướng theo hình dạng bộ phận, mang lại độ bền, độ dẻo và khả năng chống va đập và mỏi tối ưu.

Rèn làm cho việc sử dụng vật liệu tốt hơn, tiết kiệm hơn. Tấm cắt ngọn lửa là một quá trình lãng phí, một trong nhiều bước chế tạo tiêu tốn nhiều vật liệu hơn mức cần thiết để chế tạo các bộ phận như vòng hoặc trục. Thậm chí còn bị mất nhiều hơn trong quá trình gia công tiếp theo.

Việc rèn tạo ra phế liệu thấp hơn; sản xuất lớn hơn, tiết kiệm chi phí hơn. Các vật rèn, đặc biệt là các hình dạng gần lưới, tận dụng vật liệu tốt hơn và tạo ra ít phế liệu. Trong quá trình sản xuất số lượng lớn, việc rèn có lợi thế quyết định về chi phí.

Việc rèn đòi hỏi ít hoạt động thứ cấp hơn. Như được cung cấp, một số loại thanh và tấm yêu cầu các hoạt động bổ sung như tiện, mài và đánh bóng để loại bỏ các điểm không đồng đều trên bề mặt và đạt được độ hoàn thiện, độ chính xác về kích thước, khả năng gia công và độ bền mong muốn. Thông thường, vật rèn có thể được đưa vào sử dụng mà không cần các hoạt động thứ cấp tốn kém.

Vật rèn được so sánh với các bộ phận kim loại bột (P/M) như thế nào?

Rèn mạnh hơn. Đặc tính cơ học tiêu chuẩn thấp (ví dụ độ bền kéo) là điển hình của các bộ phận P/M. Dòng chảy hạt của quá trình rèn đảm bảo độ bền tại các điểm ứng suất tới hạn.

Sự rèn mang lại tính toàn vẹn cao hơn. Cần phải điều chỉnh hoặc thâm nhập mật độ từng phần tốn kém để ngăn ngừa khuyết tật P/M. Cả hai quá trình đều thêm chi phí. Việc sàng lọc hạt của các bộ phận rèn đảm bảo độ bền của kim loại và không có khuyết tật.

Việc rèn đòi hỏi ít hoạt động thứ cấp hơn. Các hình dạng, ren và lỗ P/M đặc biệt cũng như dung sai chính xác có thể yêu cầu gia công rộng rãi. Các hoạt động rèn thứ cấp thường có thể được giảm xuống để hoàn thiện gia công, khoan lỗ và các bước đơn giản khác. Tính chắc chắn vốn có của vật rèn dẫn đến bề mặt gia công hoàn thiện nhất quán và tuyệt vời.

Rèn cung cấp tính linh hoạt thiết kế lớn hơn. Hình dạng P/M được giới hạn ở những hình dạng có thể được đẩy ra theo hướng ép. Việc rèn cho phép thiết kế bộ phận không bị giới hạn về hình dạng theo hướng này.

Rèn sử dụng vật liệu ít tốn kém hơn.Nguyên liệu ban đầu cho các bộ phận P/M chất lượng cao thường là bột được nguyên tử hóa bằng nước, hợp kim trước và ủ có giá cao hơn đáng kể trên mỗi pound so với thép thanh.

Để bắt đầu dự án rèn tiếp theo của bạn, hãy liên hệ với chúng tôi để yêu cầu báo giá và ai đó trong nhóm của chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.