در طی بررسی مواد برای محور خودروهای سنگین، یک مهندس پرسید که چرا حلقههای نگهدارنده باید به جای چرخاندن ساده از میلهها، فورج سرد شوند. پاسخ تنها در مورد هزینه نبود: فولاد فورج سرد یک الگوی جریان دانه ای ارائه می دهد که در برابر رشد ترک خستگی بسیار بهتر از قطعات ماشینکاری شده مقاومت می کند.
فولاد آهنگری سرد معمولاً 20 تا 30 درصد استحکام تسلیم را افزایش میدهد و سطحی بین 1.6 تا 3.2 میکرومتر را تولید میکند، که آن را به انتخاب ارجح برای حلقههای نگهدارنده با حجم بالا، واشرها و حلقههای ضربهگیر تبدیل میکند که مقاومت در برابر خستگی و ثبات ابعادی بسیار مهم است.
فولاد آهنگری سرد: چه اتفاقی برای فلز می افتد؟
آهنگری سرد فولاد را زیر دمای تبلور مجدد تغییر شکل می دهد. فرآیند سرد به جای شکستن و اصلاح دانه ها مانند آهنگری گرم، دانه های کریستال را در امتداد جریان فلز کشیده و می چرخاند. این همان چیزی است که باعث سخت شدن کار می شود - مکانیزمی که به فولاد آهنگری سرد استحکام بیشتری می دهد.
تراز دانه
دانه ها از کانتور قالب پیروی می کنند و یک خط جریان پیوسته تولید می کنند که عمر خستگی را در مقایسه با سطوح برش یا ماشینکاری شده بهبود می بخشد.
سخت شدن کرنش
این تغییر شکل نابجایی هایی را ایجاد می کند که مانع از لغزش بیشتر می شود و قدرت تسلیم را بدون عملیات حرارتی اضافی افزایش می دهد.
ثبات ابعادی
از آنجایی که سخت شدن کار در سراسر بخش یکنواخت است، تلرانس های نهایی محکم و قابل تکرار در میلیون ها قطعه باقی می مانند.
شیمی فولاد به اندازه هندسه اهمیت دارد. فولادهای کم کربن مانند C10، C15 و C22 انتخاب های رایجی هستند، زیرا محتوای کربن کم آنها باعث می شود که به اندازه کافی انعطاف پذیر باشند تا بدون ترک خوردگی تغییر شکل دهند. فولادهای بور نیز زمانی استفاده می شوند که برای عملیات حرارتی پس از آهنگری به سختی بالاتری نیاز باشد. هدف، ریزساختاری است که می تواند کرنش های بزرگ را در حالی که شکل نهایی ثابتی دارد، جذب کند.
برای سازندگان، این بدان معناست که همان گرید فولاد ممکن است بسته به طراحی قالب و سرعت پرس رفتار متفاوتی داشته باشد. به همین دلیل پیشرفته است فرآیندهای ساخت دقیق روغنکاری کنترل شده، ترخیص قالب و بازرسی نوری را برای پایدار نگه داشتن فرآیند ترکیب کنید.
واشر فنری Belleville با بار بالا DIN2093 برای آب بندی فلنج این فنر دیسکی فشار فلنج را هنگام شل شدن پیچ و مهره ها با توزیع تنش یکنواخت برای ضربه کم و جبران بالا حفظ می کند. مناسب برای جذب ضربه و محافظت از بست. مشاهده محصول → آهنگری سرد در مقابل فورج گرم: مقایسه ای مبتنی بر داده
مقایسه نشان می دهد که چرا فولاد آهنگری سرد بر تولید بست های دقیق با حجم بالا غالب است. تلورانسهای محکمتر و پرداخت سطحی بهتر، ماشینکاری ثانویه را کاهش میدهد، در حالی که افزایش استحکام اجازه میدهد تا قطعه بدون افزایش ضخامت بخش، سبکتر شود.
فراتر از سختی: معیارهایی که عملکرد فولاد فورج سرد را پیش بینی می کنند
سختی به تنهایی داستان کامل را بیان نمی کند. پیشبینیکننده واقعی عمر مفید این است که مواد با چه سرعتی سخت میشوند و پس از شکلگیری چقدر تنش درونی باقی میماند. نمودار زیر افزایش استحکام تسلیم یک فولاد آهنگری سرد کم کربن معمولی را با افزایش نسبت تغییر شکل نشان می دهد.
منحنی در ابتدا شیب دار است، سپس صاف می شود. به همین دلیل است که بیشتر عملیات آهنگری سرد برای توقف در تغییر شکل 30 تا 40 درصد طراحی شدهاند: فراتر از این نقطه، شکلپذیری سریعتر از بهبود استحکام کاهش مییابد و خطر ترک خوردن یا شکست قالب را افزایش میدهد.
جایی که امروزه از بست های فولادی فورج سرد استفاده می شود
قطعات فولادی فورج سرد در هر جایی ظاهر می شوند که یک قطعه فشرده و با استحکام بالا باید در جای خود قفل شود. تقسیم بخش زیر نشان دهنده الگوی تقاضای معمولی است که توسط تولیدکنندگان اتصال دهنده مشاهده می شود.
- خودرو - 60٪: شفت های انتقال، نگهدارنده های محور، مجموعه های ترمز
- انرژی باد - 25٪: قفس های یاتاقان محور اصلی، گیره های بلبرینگ زمین
- ساخت و ساز - 15٪: گیره های اتصال سازه، واشرهای باربر
در کاربردهای خودرویی، فولاد آهنگری سرد پیشفرض برای قطعاتی مانند حلقههای نگهدارنده شفت است، زیرا این فرآیند سطح نشیمنگاه رینگ را صاف و بدون سوراخ نگه میدارد، که تحت بارگذاری محوری مکرر ضروری است.
دایره های خارجی DIN471 برای حفظ محوری شفت این گیره ها که برای جلوگیری از جابجایی محوری روی شفت ها طراحی شده اند، پایداری و کارایی ماشین آلات را بهبود می بخشند. صفحه های تخت نشستن باعث کاهش سایش در بارگذاری مکرر می شود. مشاهده محصول → نحوه انتخاب قطعه فولاد سرد فورج مناسب
انتخاب یک بست فولادی فورج سرد یک تصمیم واحد نیست. دنباله ای از مبادله بین مواد، هندسه و قابلیت فرآیند است. مراحل زیر منعکس کننده یک گردش کار عملی منبع یابی است.
1. شرایط بار و دما را تعریف کنید
بار محوری و محدوده دمای عملیاتی را محاسبه کنید. این استحکام تسلیم مورد نیاز و اینکه آیا عملیات حرارتی مورد نیاز است را تعیین می کند.
2. درجه فولاد را با شکل پذیری مطابقت دهید
فولاد کم کربن یا بور را انتخاب کنید که بتواند کرنش را بدون ترک خوردگی جذب کند. فولاد همچنین باید با پوشش نهایی سطح سازگار باشد.
3. طراحی استاندارد یا سفارشی را انتخاب کنید
قطعات استاندارد DIN زمان تولید را کوتاه می کند. جایی که مسیر بار غیرعادی است، راه حل های بست سفارشی اجازه دهید هندسه قالب با مشخصات شیار شما تنظیم شود.
4. تلرانس ها و سطح پایان را بررسی کنید
صفحه نشیمن و بخش شعاعی حلقه را از نظر بریدگی و صافی بررسی کنید. مقدار Ra مشخص شده بهترین شاخص شما از سایش احتمالی خراش است.
5. کنترل کیفیت سازنده حسابرسی
تأیید کنید که تامین کننده بازرسی خودکار نوری و آزمایش کشش را در هر لات اجرا می کند. قابلیت ردیابی از سیم پیچ تا قطعه تمام شده از خرابی میدان گران قیمت جلوگیری می کند.
دایره های داخلی متریک DIN472 برای شیارهای سوراخ دار این گیره ها که در شیارهای داخلی برای محکم کردن قطعات در سوراخ ها نصب می شوند، موقعیت محوری قابل اعتمادی را ارائه می دهند. موجود در فولادهای کربنی و ضد زنگ با پرداخت های مختلف. مشاهده محصول → تعمیر و نگهداری، استانداردها و انطباق برای قطعات فولادی فورج سرد
قطعات فولادی فورج سرد مانند حلقههای شفت DIN 471، حلقههای حفرهای DIN 472 و واشرهای فنری DIN 2093 برای سالها کارکردن طراحی شدهاند، اما هنوز نیاز به جابجایی مناسب و تأیید دورهای دارند.
- عرض شیار روی شفت یا محفظه را بررسی کنید. ساییدگی لبه شیار شایع ترین علت جابجایی حلقه است.
- محافظت در برابر خوردگی مشخص شده روی نقشه را اعمال کنید: فسفات روی، ورقه ورقه یا اکسید سیاه هر کدام در زیر اسپری نمک رفتار متفاوتی دارند.
- تأیید کنید که گواهی عملیات حرارتی با سختی سطح مورد نیاز مطابقت دارد. عمق کیس یا مقادیر سخت شدن از طریق باید تا گواهی مواد قابل ردیابی باشد.
- پس از جداسازی قطعات، به خصوص در محیط های با لرزش بالا، ریز ترک ها را بررسی کنید. قطعات آهنگری سرد استرس پسماند را حفظ می کنند. اگر حلقه به طور نادرست استفاده مجدد شود، ترک می تواند منتشر شود.
برای خدمات با درجه حرارت بالا یا بسیار خورنده، قبل از سفارش با تامین کننده مواد مشورت کنید. فولادهای آهنگری سرد ضد زنگ و پر آلیاژ موجود هستند، اما نسبت به فولادهای کربنی به سرعت پرس و فاصله قالب متفاوتی نیاز دارند.
