ทำความเข้าใจวิธีการตีโลหะแบบต่างๆ

การตีขึ้นรูปโดยใช้เครื่องมือ แถวของแม่พิมพ์/เครื่องมือที่จะใช้ในการปลอมแปลงชิ้นส่วนยานยนต์ คำว่า "แม่พิมพ์" และ "เครื่องมือ" มักใช้สลับกันในอุตสาหกรรมการตีขึ้นรูป หมายถึงอุปกรณ์ที่ใช้ในการขึ้นรูปแท่งเหล็กแท่ง แท่งโลหะ ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้น หรือแท่ง (โดยปกติจะเป็นแบบอุ่นก่อน) เมื่อเปรียบเทียบการตีด้วยเครื่องมือที่ใช้ มีวิธีการหลักอยู่ 3 วิธี ได้แก่ แม่พิมพ์พิมพ์ แม่พิมพ์เปิด และแหวนรีด

การตีขึ้นรูปด้วยความประทับใจ

เมื่อใช้แม่พิมพ์ปั๊มขึ้นรูป โลหะจะถูกบีบ/บีบอัดระหว่างแม่พิมพ์แบบกำหนดเอง 2 ชิ้น ซึ่งแต่ละชิ้นมีโปรไฟล์/โพรง (หรือรอยพิมพ์) ที่ตัดไว้ล่วงหน้าของรูปร่างชิ้นส่วนสุดท้าย

จากนั้น โดยใช้อุปกรณ์ประเภทต่างๆ เช่น เครื่องอัดเชิงกลหรือค้อนทุบ บิลเล็ตหรือผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นจะถูกบีบอัดในขณะที่ผ่านการเสียรูปแบบพลาสติก ในการพิมพ์แต่ละครั้ง ชิ้นงานจะถูกบังคับให้เข้าไปในโพรงขณะที่แฟลช (โลหะส่วนเกิน) ไหลออกสู่แม่พิมพ์ เมื่อแฟลชเย็นลง แรงกดจะก่อตัวขึ้นในส่วนการพิมพ์ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าส่วนประกอบจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น จากนั้น แฟลชจะถูกลบออกด้วยตนเองหรือโดยใช้แม่พิมพ์ตัดแต่ง

การตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนปลอมแปลงแบบสมมาตรและไม่สมมาตรที่ซับซ้อน วิธีการนี้ยังสามารถให้พิกัดความเผื่อที่มากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการตีขึ้นรูปแบบเปิด

เปิดการตีขึ้นรูป

ในการตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์แบบเปิด ชิ้นงาน (แท่งโลหะ แท่ง แท่งเหล็ก หรือผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้น) จะถูกเปลี่ยนรูประหว่างแม่พิมพ์หน้าเรียบด้านบนและด้านล่าง และการเคลื่อนตัวของชิ้นงานนั้นส่วนใหญ่จะช่วยสร้างรูปร่างให้กับส่วนสุดท้าย

นอกจากแม่พิมพ์และค้อนหน้าแบน (หรือเครื่องอัด) แล้ว ยังมีเครื่องมืออื่นๆ ที่สามารถใช้ในการตีขึ้นรูปแบบเปิดได้ เช่น อานม้า บล็อก แหวน แมนเดรล และพันช์

ส่วนประกอบที่ทำในการตีขึ้นรูปแบบเปิดมักจะมีรูปร่างที่เรียบง่าย (ยาวและเป็นสี่เหลี่ยม แบนและกลม ฯลฯ) และสามารถกลึงเพิ่มเติมได้หลังจากกระบวนการตีขึ้นรูป

การตีขึ้นรูปแบบเปิดนั้นใช้ในการผลิตชิ้นส่วนทุกขนาด แต่เมื่อเป็นเรื่องของความซับซ้อน การตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์พิมพ์มักจะเป็นวิธีที่นิยมใช้มากกว่าการตีขึ้นรูปแบบเปิด

การตีแหวนรีด

วิธีสุดท้ายโดยใช้เครื่องมือคือการตีแหวนรีด วิธีการตีขึ้นรูปม้วนไม่ได้ใช้แม่พิมพ์ ซึ่งแตกต่างจากแม่พิมพ์พิมพ์และแม่พิมพ์เปิด และใช้เพื่อสร้างรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงมาก: แหวน

กระบวนการตีขึ้นรูปนี้สามารถนำไปใช้ทำแหวนไร้ตะเข็บทุกประเภทและทุกขนาด การตีขึ้นรูปเป็นที่ต้องการมากกว่าการตัดเฉือน การตัด และการหล่อ เนื่องจากสามารถผลิตส่วนประกอบที่มีพิกัดความเผื่อต่ำได้ นอกจากนี้ การตีขึ้นรูปจะช่วยลดความพรุนภายใน ซึ่งแตกต่างจากการหล่อ ซึ่งจะช่วยลดการคืบ ความเหนื่อยล้า และปัญหาอื่นๆ

ในการตีขึ้นรูปม้วน มักจะเตรียมสต็อกไว้ล่วงหน้า เทคนิคพรีฟอร์มที่ใช้ในการตีขึ้นรูปเรียกว่าการเจาะ ตามชื่อที่สื่อถึง มีการเจาะรูเข้าไปในสต็อกเพื่อสร้างรูปทรงโดนัท จากนั้น ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นจะถูกส่งผ่านโรงรีดจนกระทั่งได้ผลิตส่วนประกอบสุดท้าย

ส่วนประกอบทุกประเภทสามารถสร้างขึ้นได้โดยการขึ้นรูปแบบม้วน รวมถึงตลับลูกปืนของเครื่องยนต์ ตลับลูกปืนล้อ หน้าแปลน และเกียร์

กระบวนการตีขึ้นรูปตามอุณหภูมิ

กระบวนการตีโลหะสามารถแบ่งตามอุณหภูมิที่แท้จริงของชิ้นงานได้ อุณหภูมิที่แตกต่างกันส่งผลต่อความเป็นพลาสติกของโลหะ คุณภาพขั้นสุดท้ายของชิ้นงาน และสามารถกำหนดคุณสมบัติเชิงกลขั้นสุดท้ายของส่วนประกอบได้หลายประการ รวมถึงความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานต่อการกระแทกหรือความล้า

เมื่อจำแนกการตีขึ้นรูปตามอุณหภูมิ มีวิธีการหลักอยู่ 3 วิธี คือ ร้อน อุ่น และเย็น

การตีขึ้นรูปร้อน

ในการตีขึ้นรูปร้อน โดยทั่วไปแม่พิมพ์/เครื่องมือจะถูกให้ความร้อนล่วงหน้าจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นชิ้นงานจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า อุณหภูมิที่ใช้ในการตีร้อนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ ส่วนประกอบที่ผลิต และข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะใดๆ

ในการตีขึ้นรูปร้อน ความร้อนจะทำให้โลหะมีความเหนียวมากขึ้น และแรงดันที่สม่ำเสมอของแม่พิมพ์ที่บีบโลหะร้อนจะทำให้โครงสร้างเกรนละเอียดยิ่งขึ้น ส่งผลให้ส่วนประกอบมีความเหนียวและแข็งแรงมากขึ้น

การตีขึ้นรูปที่อบอุ่น

ในการตีขึ้นรูปร้อน ชิ้นงานจะถูกให้ความร้อนภายในช่วงที่กำหนด: สูงกว่าอุณหภูมิในการชุบแข็งชิ้นงาน แต่ต่ำกว่าอุณหภูมิสเกล

การตีขึ้นรูปด้วยความร้อนครอบคลุมผลิตภัณฑ์การตีขึ้นรูปหลายประเภทที่ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายและมีความทนทานต่อการตีขึ้นรูปเย็นอย่างแน่นหนา หรือได้ผลผลิตที่มีความแข็งแรงสูงกว่าของการตีขึ้นรูปร้อน โดยทั่วไปแล้วการตีโลหะแบบอุ่นจะใช้กับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างใกล้เคียงกันอยู่แล้ว เช่น เพลาและเฟือง

การตีขึ้นรูปเย็น

ตามชื่อที่แนะนำ กระบวนการตีขึ้นรูปเย็นจะดำเนินการที่อุณหภูมิที่เย็นกว่า (ที่ใดก็ได้ระหว่างอุณหภูมิห้องถึงเพียงไม่กี่ร้อยองศา)

การตีขึ้นรูปเย็นยังใช้กระบวนการอื่นๆ รวมถึงการดัด การขึ้นรูป การรีด และการอัดรีด ขึ้นอยู่กับประเภทของส่วนประกอบที่ผลิต โดยทั่วไปแล้วโลหะที่ใช้ในกระบวนการจะอบอ่อนหรืออ่อนตัวในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป และจำเป็นต้องมีการหล่อลื่นอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการนี้เพื่อป้องกันความร้อนจากการเสียดสี

แม้ว่าการตีขึ้นรูปเย็นจะมีความแม่นยำอย่างยิ่ง และมักต้องใช้การตกแต่งเพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องทำอะไรเลย แต่การตีขึ้นรูปร้อนยังคงเป็นวิธีการที่นิยมสำหรับการตีขึ้นรูปที่ซับซ้อนและกำหนดเอง นอกจากนี้ ส่วนประกอบที่มีการตีขึ้นรูปเย็นมีแนวโน้มที่จะมีความเค้นตกค้าง ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าว การบิดงอ และปัญหาอื่นๆ ได้ในที่สุด