อะไรคือความแตกต่างระหว่างการตีขึ้นรูปและการขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วย?

การตีขึ้นรูปและการขึ้นรูปแบบเพิ่มเป็นกระบวนการทำงานโลหะสองกระบวนการที่แตกต่างกัน โดยแต่ละกระบวนการมีลักษณะเฉพาะ ข้อดี และข้อจำกัดของตัวเอง ในฐานะซัพพลายเออร์การตีขึ้นรูป ฉันมีประสบการณ์อย่างกว้างขวางในกระบวนการตีขึ้นรูป และยังได้สังเกตการใช้งานและความแตกต่างของการขึ้นรูปแบบเพิ่มอย่างใกล้ชิดอีกด้วย ในบล็อกนี้ ฉันจะเจาะลึกถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการตีและการขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วย เพื่อช่วยให้คุณเข้าใจเทคนิคการผลิตที่สำคัญทั้งสองนี้ได้ดีขึ้น

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับกระบวนการ

การตีขึ้นรูป

การตีเป็นกระบวนการผลิตที่มีการขึ้นรูปโลหะโดยใช้แรงอัดโดยใช้ค้อน เครื่องอัด หรืออุปกรณ์การตีอื่นๆ โดยปกติแล้วโลหะจะถูกให้ความร้อนจนถึงช่วงอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งจะทำให้โลหะมีความยืดหยุ่นมากขึ้น จึงสามารถเปลี่ยนรูปให้เป็นรูปร่างที่ต้องการได้ กระบวนการตีขึ้นรูปมีหลายประเภท ได้แก่ การตีแบบเปิด - ดาย, การตีแบบปิด - ดาย และการตีแบบอารมณ์เสีย

ในการตีขึ้นรูปแบบเปิด โลหะจะถูกวางระหว่างแม่พิมพ์ที่มีรูปทรงแบนหรือธรรมดา 2 ชิ้น และค่อยๆ ใช้แรงในการขึ้นรูปโลหะ กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างใหญ่และเรียบง่าย ในทางกลับกัน การตีขึ้นรูปแบบปิด - แม่พิมพ์จะใช้แม่พิมพ์คู่หนึ่งที่มีรูปร่างที่แน่นอนของชิ้นส่วนสุดท้าย โลหะถูกวางลงในช่องแม่พิมพ์ และใช้แรงเพื่อเติมเต็มช่องให้สมบูรณ์ ส่งผลให้ชิ้นส่วนมีความแม่นยำของมิติสูง การตีขึ้นรูปแบบ Upset ใช้ในการเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานโดยการบีบอัดตามแนวแกน

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปส่วนเพิ่มเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่นที่มีความยืดหยุ่น แทนที่จะใช้แม่พิมพ์ขนาดเต็มเหมือนในกระบวนการขึ้นรูปแบบดั้งเดิม การขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วยจะใช้เครื่องมือขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อค่อยๆ เปลี่ยนรูปแผ่นโลหะให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ การขึ้นรูปแบบส่วนเพิ่มมีสองประเภทหลัก: การขึ้นรูปแบบส่วนเพิ่มจุดเดียว (SPIF) และการขึ้นรูปแบบส่วนเพิ่มสองจุด (TPIF)

ใน SPIF มีการใช้เครื่องมือเพียงชิ้นเดียวเพื่อทำให้แผ่นโลหะผิดรูปจากแผ่นรองหลังที่มีความแข็ง เครื่องมือจะเคลื่อนที่เป็นขั้นตอนเล็ก ๆ โดยค่อยๆ เปลี่ยนรูปร่างของแผ่นงาน TPIF ใช้เครื่องมือสองชิ้น โดยเครื่องมือหนึ่งอยู่ที่แต่ละด้านของแผ่นโลหะ ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อทำให้แผ่นเปลี่ยนรูป กระบวนการนี้สามารถสร้างรูปร่างที่ซับซ้อนมากขึ้นและควบคุมรูปทรงขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนได้ดีขึ้น

คุณสมบัติของวัสดุ

การตีขึ้นรูป

การตีขึ้นรูปมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติของวัสดุของชิ้นงาน เมื่อโลหะถูกหลอม โครงสร้างเกรนของโลหะจะถูกขัดเกลาและจัดแนวตามทิศทางของแรงที่กระทำ ส่งผลให้คุณสมบัติทางกลดีขึ้น เช่น ความแข็งแรงสูงขึ้น ความเหนียวดีขึ้น และความต้านทานต่อความเมื่อยล้าเพิ่มขึ้น โครงสร้างเกรนที่ผ่านการขัดเกลายังช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวของวัสดุและความล้มเหลวในรูปแบบอื่นๆ อีกด้วย

ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ส่วนประกอบปลอมแปลง เช่น เพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบเป็นที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากมีความแข็งแรงและความทนทานสูง กระบวนการตีขึ้นรูปยังสามารถใช้ได้กับโลหะหลายประเภท รวมถึงเหล็ก อลูมิเนียม ไทเทเนียม และโลหะผสมทองแดง โลหะแต่ละชนิดมีลักษณะการตีขึ้นรูปที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง และต้องใช้พารามิเตอร์การตีขึ้นรูปเฉพาะเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปแบบเพิ่มยังส่งผลต่อคุณสมบัติของวัสดุของแผ่นโลหะด้วย แต่จะแตกต่างออกไปในลักษณะที่ต่างออกไป เนื่องจากแผ่นโลหะถูกเปลี่ยนรูปแบบค่อยเป็นค่อยไป วัสดุจึงเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกเฉพาะที่ ซึ่งอาจนำไปสู่การแข็งตัวของงานซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุในบริเวณที่มีรูปร่างผิดปกติ อย่างไรก็ตาม ผลจากการชุบแข็งในงานอาจไม่สม่ำเสมอเท่ากับการตีขึ้นรูป และการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยรวมอาจมีนัยสำคัญน้อยกว่า

ประเภทของวัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปส่วนเพิ่มส่วนใหญ่เป็นโลหะแผ่น เช่น อลูมิเนียม เหล็ก และสแตนเลส ความหนาของแผ่นโลหะก็มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้เช่นกัน แผ่นที่หนาอาจต้องใช้แรงมากกว่าและอาจขึ้นรูปยากกว่า ในขณะที่แผ่นที่บางกว่าจะมีความยืดหยุ่นมากกว่า แต่อาจเกิดรอยย่นหรือฉีกขาดได้ง่ายระหว่างกระบวนการขึ้นรูป

ความแม่นยำของมิติ

การตีขึ้นรูป

การตีขึ้นรูปสามารถบรรลุความแม่นยำของขนาดที่ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตีขึ้นรูปแบบปิด การใช้แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำช่วยให้สามารถควบคุมรูปร่างและขนาดของชิ้นส่วนสุดท้ายได้อย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตาม ยังมีปัจจัยบางประการที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำของมิติในการตีขึ้นรูป เช่น การสึกหรอของแม่พิมพ์ การขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวของโลหะในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป และความแม่นยำของอุปกรณ์การตีขึ้นรูป

เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของมิติสูง การตีโลหะมักต้องใช้กระบวนการหลังการตีขึ้นรูป เช่น การกัด การกลึง และการเจียร การดำเนินการตัดเฉือนเหล่านี้สามารถขจัดวัสดุส่วนเกินออกได้ และได้ขนาดและผิวสำเร็จที่ต้องการขั้นสุดท้าย

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วยสามารถบรรลุความแม่นยำของมิติที่ดีสำหรับรูปร่างที่เรียบง่ายถึงซับซ้อนปานกลาง การใช้เส้นทางเครื่องมือที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการเปลี่ยนรูปได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม สำหรับรูปร่างที่ซับซ้อนมาก การบรรลุความแม่นยำของมิติสูงอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย ปัจจัยต่างๆ เช่น การสปริงกลับ ซึ่งเป็นการคืนตัวของวัสดุอย่างยืดหยุ่นหลังจากการเสียรูป อาจส่งผลต่อขนาดชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายได้

เพื่อชดเชยการสปริงกลับ อัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูงและเทคนิคการสอบเทียบมักใช้ในการขึ้นรูปส่วนเพิ่ม นอกจากนี้ ความแม่นยำของกระบวนการขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้นอาจถูกจำกัดด้วยความละเอียดของการเคลื่อนตัวของเครื่องมือและความแข็งของเครื่องจักร

ประสิทธิภาพการผลิต

การตีขึ้นรูป

การตีขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างรวดเร็วในการผลิตชิ้นส่วนปริมาณมาก เมื่อสร้างแม่พิมพ์และติดตั้งอุปกรณ์การตีขึ้นรูปแล้ว อัตราการผลิตอาจสูงได้ อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาในการตั้งค่าเริ่มต้นสำหรับการตีขึ้นรูปอาจใช้เวลานานและมีราคาแพง โดยเฉพาะกับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ต้นทุนในการผลิตแม่พิมพ์ การตั้งค่าอุปกรณ์ และการเตรียมวัสดุอาจมีนัยสำคัญ

ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ซึ่งจำเป็นต้องมีการผลิตชิ้นส่วนปลอมแปลงที่มีความแม่นยำสูงในขนาดใหญ่ การลงทุนเริ่มแรกในอุปกรณ์การปลอมและแม่พิมพ์อาจมีจำนวนมาก แต่เมื่อสายการผลิตทำงาน ต้นทุนต่อชิ้นส่วนอาจค่อนข้างต่ำเนื่องจากมีปริมาณการผลิตสูง

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปแบบเพิ่มเป็นกระบวนการที่ยืดหยุ่นกว่า แต่มีอัตราการผลิตค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูป ลักษณะที่เพิ่มขึ้นของกระบวนการเปลี่ยนรูปหมายความว่าเครื่องมือต้องใช้เวลาในการเคลื่อนตัวไปตามเส้นทางทั้งหมดและทำให้แผ่นโลหะเสียรูปเป็นรูปร่างที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม การขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วยจะใช้เวลาในการติดตั้งสั้นมาก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ขนาดเต็ม ต้นทุนของเครื่องมือจึงต่ำกว่ามาก และสามารถปรับกระบวนการได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างรูปทรงของชิ้นส่วนต่างๆ

ทำให้การขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วยเหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณน้อย การสร้างต้นแบบ และการผลิตชิ้นส่วนที่ปรับแต่งเอง ตัวอย่างเช่น ในตลาดหลังการขายของยานยนต์ การขึ้นรูปแบบเพิ่มสามารถนำไปใช้เพื่อผลิตแผงตัวถังหรือส่วนประกอบภายในที่สั่งทำพิเศษสำหรับรถยนต์จำนวนจำกัด

ความซับซ้อนของรูปร่าง

การตีขึ้นรูป

การตีขึ้นรูปสามารถสร้างรูปทรงได้หลากหลาย ตั้งแต่แบบง่ายไปจนถึงซับซ้อนปานกลาง การตีขึ้นรูปแบบปิดสามารถสร้างรูปร่างที่ค่อนข้างซับซ้อนได้ แต่ก็ยังมีข้อจำกัดอยู่ การออกแบบแม่พิมพ์และการไหลของโลหะในระหว่างการตีต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะสามารถเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่มีข้อบกพร่องใดๆ

สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนมากซึ่งมีรอยตัดด้านล่างหรือส่วนที่ผนังบาง การตีขึ้นรูปอาจไม่ใช่กระบวนการที่เหมาะสมที่สุด ในกรณีเช่นนี้ อาจจำเป็นต้องมีการดำเนินการตัดเฉือนเพิ่มเติมหรือกระบวนการผลิตอื่นๆ เพื่อให้ได้รูปทรงขั้นสุดท้าย

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปแบบเพิ่มหน่วยเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตรูปทรงที่ซับซ้อน ความสามารถของเครื่องมือขนาดเล็กในการเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ซับซ้อนช่วยให้สามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวรูปแบบอิสระ การดึงลึก และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ทำให้การขึ้นรูปเพิ่มขึ้นเป็นทางเลือกยอดนิยมสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศและยานยนต์ ซึ่งมักต้องใช้ส่วนประกอบที่มีรูปร่างซับซ้อน

ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้นสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตส่วนประกอบเครื่องบินที่มีน้ำหนักเบาและซับซ้อน เช่น หนังปีกและแผงลำตัว กระบวนการนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น การปลูกถ่ายกระดูก

การพิจารณาต้นทุน

การตีขึ้นรูป

ต้นทุนการตีโลหะส่วนใหญ่ประกอบด้วยการผลิตแม่พิมพ์ ต้นทุนวัสดุ การใช้อุปกรณ์ และต้นทุนค่าแรง การผลิตแม่พิมพ์อาจเป็นค่าใช้จ่ายจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ต้นทุนของอุปกรณ์หลอมและการบำรุงรักษายังส่งผลต่อต้นทุนโดยรวมด้วย อย่างไรก็ตาม เมื่อผลิตชิ้นส่วนในปริมาณมาก ต้นทุนต่อชิ้นส่วนอาจค่อนข้างต่ำเนื่องจากการประหยัดจากขนาด

เช่น หากคุณกำลังมองหาฟอร์จไทเทเนียมดึงถั่วการตีขึ้นรูปอาจเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการผลิตที่มีปริมาณมาก ความแข็งแรงและความทนทานสูงของน็อตดึงไทเทเนียมหลอมทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมในอุตสาหกรรมยานยนต์และการแข่งรถ

การขึ้นรูปที่เพิ่มขึ้น

การขึ้นรูปแบบเพิ่มมีต้นทุนเครื่องมือที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูป เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ขนาดเต็ม อย่างไรก็ตามอัตราการผลิตค่อนข้างต่ำซึ่งสามารถเพิ่มต้นทุนค่าแรงต่อชิ้นส่วนได้ ต้องพิจารณาต้นทุนของเครื่องขึ้นรูปส่วนเพิ่มและการทำงานของเครื่องด้วย สำหรับการผลิตและการสร้างต้นแบบจำนวนน้อย การขึ้นรูปแบบเพิ่มอาจเป็นตัวเลือกที่คุ้มต้นทุนมากกว่า เนื่องจากใช้เวลาในการติดตั้งสั้นและต้นทุนเครื่องมือต่ำ

บทสรุป

โดยสรุป การตีขึ้นรูปและการขึ้นรูปแบบเพิ่มเป็นกระบวนการทำงานโลหะที่สำคัญสองกระบวนการซึ่งมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน การตีขึ้นรูปเหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่มีความแข็งแรงสูงพร้อมคุณสมบัติทางกลที่ดีและมีความแม่นยำของขนาดค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ความแข็งแกร่งและความทนทานเป็นสิ่งสำคัญ เช่น ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การบินและอวกาศ และเครื่องจักรกลหนัก

ในทางกลับกัน การขึ้นรูปแบบเพิ่มเป็นกระบวนการที่ยืดหยุ่นกว่าซึ่งสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีต้นทุนเครื่องมือที่ค่อนข้างต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตจำนวนน้อย การสร้างต้นแบบ และการผลิตชิ้นส่วนตามสั่ง

ในฐานะซัพพลายเออร์โลหะปลอม ฉันเข้าใจข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรมต่างๆ และสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์โลหะปลอมคุณภาพสูงที่ตรงกับความต้องการเฉพาะของคุณได้ หากคุณสนใจส่วนประกอบที่ปลอมแปลงหรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับกระบวนการปลอม โปรดติดต่อฉันเพื่อขอการจัดซื้อและหารือเพิ่มเติม

อ้างอิง

• โบเยอร์, ​​RR, เวลช์, จี. และคอลลิงส์, EW (1994) คู่มือคุณสมบัติของวัสดุ: โลหะผสมไทเทเนียม เอเอสเอ็ม อินเตอร์เนชั่นแนล
• Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., & Duflou, JR (2005) การขึ้นรูปแบบเพิ่มจุดเดียวแบบอสมมาตรของแผ่นโลหะ พงศาวดารของ CIRP, 54(2), 623 - 650
• คัลปักเจียน, เอส. และชมิด, เอสอาร์ (2008) วิศวกรรมการผลิตและเทคโนโลยี เพียร์สันเด็กฝึกหัดฮอลล์