Penempaan adalah suatu metode pengolahan yang memanfaatkan mesin tempa untuk memberikan tekanan pada billet logam sehingga mengalami deformasi plastis sehingga diperoleh tempa dengan sifat mekanik, bentuk, dan ukuran tertentu. Ini adalah salah satu dari dua komponen utama penempaan (penempaan dan stamping). Penempaan dapat menghilangkan cacat seperti porositas pengecoran dalam proses peleburan logam, mengoptimalkan struktur mikro, dan karena pelestarian garis aliran logam yang lengkap, sifat mekanik penempaan umumnya lebih baik daripada pengecoran bahan yang sama. Bagian-bagian penting pada mesin terkait dengan beban tinggi dan kondisi kerja yang berat, kecuali bentuk sederhana yang dapat digulung menjadi pelat, profil, atau bagian yang dilas, sebagian besar terbuat dari tempa.
Suhu deformasi bahan tempa
Suhu awal rekristalisasi baja dibagi 800 ℃, dengan penempaan panas terjadi di atas 800 ℃; Penempaan antara 300 dan 800 ℃ disebut penempaan hangat atau penempaan semi panas, dan penempaan pada suhu kamar disebut penempaan dingin. Penempaan yang digunakan di sebagian besar industri adalah penempaan panas, sedangkan penempaan hangat dan dingin terutama digunakan untuk menempa suku cadang seperti mobil dan mesin umum. Penempaan hangat dan dingin dapat menghemat bahan secara efektif.
Kategori penempaan
Menurut suhu penempaannya, dapat dibagi menjadi penempaan panas, penempaan hangat, dan penempaan dingin.
Menurut mekanisme pembentukannya, penempaan dapat dibagi menjadi penempaan bebas, penempaan mati, pengerolan cincin, dan penempaan khusus.
1. Penempaan gratis. Metode pemrosesan penempaan mengacu pada penggunaan perkakas universal sederhana atau penerapan langsung gaya eksternal antara landasan atas dan bawah peralatan tempa untuk mengubah bentuk billet dan memperoleh bentuk geometris serta kualitas internal yang diperlukan. Penempaan yang diproduksi dengan metode penempaan bebas disebut penempaan bebas. Penempaan gratis terutama menghasilkan sejumlah kecil tempa, menggunakan peralatan tempa seperti palu dan pengepres hidrolik untuk membentuk dan memproses blanko serta mendapatkan tempa yang memenuhi syarat. Proses dasar penempaan bebas meliputi penyetelan, pemanjangan, pelubangan, pemotongan, pembengkokan, puntiran, perpindahan, dan penempaan. Penempaan gratis mengadopsi metode penempaan panas.
2. Penempaan mati. Penempaan cetakan dapat dibagi menjadi penempaan cetakan terbuka dan penempaan cetakan tertutup. Billet logam dibentuk melalui deformasi kompresi pada ruang die tempa dengan bentuk tertentu untuk mendapatkan tempa. Die forging umumnya digunakan untuk memproduksi suku cadang dengan bobot kecil dan ukuran batch besar.
Penempaan cetakan dapat dibagi menjadi penempaan cetakan panas, penempaan hangat, dan penempaan dingin. Penempaan hangat dan penempaan dingin adalah arah pengembangan masa depan dari penempaan mati dan juga mewakili tingkat teknologi penempaan. Menurut klasifikasi bahannya, die forging juga dapat dibagi menjadi die forging black metal, die forging non-ferrous metal, dan pembentukan produk bubuk. Seperti namanya, materialnya adalah logam hitam seperti baja karbon, logam non-ferrous seperti tembaga dan aluminium, serta material metalurgi serbuk. Ekstrusi harus termasuk dalam die forging dan dapat dibagi menjadi ekstrusi logam berat dan ekstrusi logam ringan. Perlu dicatat bahwa billet tidak dapat dibatasi sepenuhnya. Oleh karena itu, volume billet perlu dikontrol secara ketat, mengontrol posisi relatif cetakan tempa, dan mengukur cetakan tempa, berupaya mengurangi keausan cetakan tempa.
3. Cincin gerinda. Ring rolling mengacu pada produksi komponen melingkar dengan diameter berbeda menggunakan peralatan khusus seperti mesin ring rolling, dan juga digunakan untuk memproduksi komponen berbentuk roda seperti roda mobil dan roda kereta.
4. Penempaan khusus. Penempaan khusus mencakup metode penempaan seperti penempaan gulungan, penggulungan irisan silang, penempaan radial, dan penempaan cetakan cair, yang semuanya lebih cocok untuk memproduksi bagian-bagian tertentu yang berbentuk khusus.
Misalnya, penempaan gulungan dapat berfungsi sebagai proses pembentukan awal yang efektif, yang secara signifikan mengurangi tekanan pembentukan berikutnya; Penggulungan irisan silang dapat menghasilkan bagian-bagian seperti bola baja dan poros transmisi; Penempaan radial dapat menghasilkan tempa besar seperti laras senapan dan poros pijakan.
penempaan mati
Menurut mode pergerakan cetakan tempa, penempaan dapat dibagi menjadi penempaan ayun, penempaan putar ayun, penempaan gulung, penggulungan baji silang, penggulungan cincin, dan penggulungan miring. Penempaan putar, penempaan putar, dan penempaan presisi juga dapat digunakan untuk cincin tekan hidrolik penempaan penerbangan tugas berat 400MN (40000 ton) di Tiongkok. Untuk meningkatkan tingkat pemanfaatan material, roll forging dan cross-rolling dapat digunakan sebagai proses sebelumnya dalam pemrosesan material ramping. Penempaan putar, seperti penempaan bebas, juga dibentuk secara lokal, dan keuntungannya adalah dapat dibentuk bahkan dengan gaya penempaan yang lebih kecil dibandingkan dengan ukuran penempaan. Metode penempaan ini, termasuk penempaan bebas, melibatkan perluasan material dari sekitar permukaan cetakan ke permukaan bebas selama pemrosesan, sehingga sulit untuk memastikan keakuratannya. Oleh karena itu, dengan mengontrol arah pergerakan cetakan tempa dan proses penempaan putar dengan komputer, produk berbentuk kompleks dan presisi tinggi dapat diperoleh dengan gaya tempa yang lebih rendah, seperti memproduksi tempa dengan berbagai variasi dan bilah turbin uap ukuran besar. .
Pergerakan cetakan dan derajat kebebasan peralatan tempa tidak konsisten. Menurut karakteristik batasan deformasi pada titik mati bawah, peralatan tempa dapat dibagi menjadi empat bentuk berikut:
1. Bentuk gaya tempa terbatas: alat press hidrolik yang secara langsung menggerakkan penggeser dengan tekanan oli.
2. Metode batas kuasi langkah: alat press hidrolik yang menggerakkan mekanisme batang penghubung engkol dengan tekanan hidrolik.
3. Metode pembatasan langkah: pengepres mekanis dengan engkol, batang penghubung, dan mekanisme baji yang menggerakkan penggeser.
4. Metode pembatasan energi: Memanfaatkan mekanisme spiral sekrup dan alat gesekan. Untuk mencapai akurasi tinggi selama pengujian panas pada mesin penekan hidrolik penempaan penerbangan tugas berat, perhatian harus diberikan untuk mencegah kelebihan beban di titik mati bawah, mengendalikan kecepatan dan posisi cetakan. Karena hal ini akan berdampak pada toleransi, keakuratan bentuk, dan umur tempa. Selain itu, untuk menjaga keakuratan, perhatian juga harus diberikan pada penyetelan jarak bebas antara rel pemandu penggeser, memastikan kekakuan, penyetelan titik mati bawah, dan penggunaan perangkat transmisi bantu.
Penggeser palsu
Penggeser penempaan dapat dibagi menjadi gerakan vertikal dan horizontal (digunakan untuk menempa bagian yang ramping, pelumasan, pendinginan, dan menempa bagian produksi berkecepatan tinggi), dan perangkat kompensasi dapat digunakan untuk meningkatkan gerakan ke arah lain. Metode di atas berbeda, dan gaya penempaan, proses, tingkat pemanfaatan material, keluaran, toleransi dimensi, serta metode pelumasan dan pendinginan yang diperlukan agar berhasil menempa produk jenis cakram besar semuanya berbeda. Faktor-faktor tersebut juga merupakan faktor yang mempengaruhi tingkat otomatisasi.Bahan yang digunakan untuk menempa
Bahan utama yang digunakan untuk penempaan adalah baja karbon dan baja paduan dengan berbagai komposisi, disusul aluminium, magnesium, tembaga, titanium, dan paduannya. Bentuk asli bahan meliputi batangan, batangan, serbuk logam, dan logam cair. Perbandingan luas penampang suatu logam sebelum deformasi dengan luas penampang setelah deformasi disebut rasio tempa. Pemilihan rasio penempaan yang benar, suhu pemanasan dan waktu isolasi yang wajar, suhu penempaan awal dan akhir yang wajar, jumlah deformasi yang wajar, dan kecepatan deformasi berkaitan erat dengan peningkatan kualitas produk dan pengurangan biaya. Umumnya tempa kecil dan menengah menggunakan batangan bulat atau persegi sebagai billet. Struktur butiran dan sifat mekanik material batangan seragam dan baik, dengan bentuk dan ukuran yang akurat, kualitas permukaan yang baik, dan produksi massal yang mudah diatur. Selama suhu pemanasan dan kondisi deformasi dikontrol secara wajar, tempa berperforma tinggi dapat ditempa tanpa deformasi tempa yang signifikan. Ingot hanya digunakan untuk tempa berukuran besar. Ingot adalah struktur as-cast dengan kristal kolumnar besar dan bagian tengah yang longgar. Oleh karena itu, kristal kolumnar perlu dipecah menjadi butiran halus melalui deformasi plastis yang besar dan dipadatkan secara longgar untuk mendapatkan struktur logam dan sifat mekanik. Bentuk awal metalurgi serbuk yang dibuat dengan pengepresan dan pembakaran dapat ditempa menjadi tempa bubuk tanpa gerinda dalam keadaan panas. Kepadatan bubuk tempa mendekati kepadatan die forging pada umumnya, dengan sifat mekanik yang baik dan akurasi yang tinggi, yang dapat mengurangi proses pemotongan selanjutnya. Struktur internal tempa bubuk seragam tanpa segregasi dan dapat digunakan untuk memproduksi roda gigi kecil dan benda kerja lainnya. Namun, harga bubuk jauh lebih tinggi daripada harga batangan biasa, dan penerapannya dalam produksi tunduk pada batasan tertentu. Menerapkan tekanan statis pada logam cair yang dituangkan ke dalam rongga cetakan, yang mengeras, mengkristal, mengalir, mengalami deformasi plastis, dan terbentuk di bawah tekanan, dapat memperoleh bentuk dan kinerja die forging yang diperlukan. Penempaan logam cair adalah metode pembentukan yang terletak di antara die casting dan forging, terutama cocok untuk bagian kompleks berdinding tipis yang sulit dibentuk pada penempaan umum. Selain material umum seperti baja karbon dan baja paduan dengan berbagai komposisi, diikuti oleh aluminium, magnesium, tembaga, titanium, dan paduannya, paduan deformasi suhu tinggi berbahan besi, paduan suhu tinggi berbahan nikel, dan paduan suhu tinggi berbasis kobalt juga diselesaikan dengan cara ditempa atau digulung. Namun paduan ini mempunyai zona plastis yang relatif sempit, sehingga kesulitan dalam menempanya relatif tinggi. Bahan yang berbeda memiliki persyaratan ketat untuk suhu pemanasan, suhu penempaan pembukaan, dan suhu penempaan akhir.
Aliran proses penempaan
Metode penempaan yang berbeda memiliki proses yang berbeda, di antaranya proses penempaan cetakan panas adalah yang paling lama, dan urutan umumnya adalah: penempaan pemotongan kosong; Penempaan pemanasan billet; Persiapan blanko penempaan gulungan; Pembentukan cetakan tempa; Memotong tepi; Meninju; Koreksi; Inspeksi menengah, memeriksa dimensi dan cacat permukaan tempa; Perlakuan panas pada tempa untuk menghilangkan tekanan tempa dan meningkatkan kinerja pemotongan logam; Pembersihan, terutama untuk menghilangkan kerak oksida permukaan; Koreksi; Inspeksi: Umumnya, tempa perlu menjalani pemeriksaan penampilan dan kekerasan, sedangkan tempa penting juga perlu menjalani analisis komposisi kimia, sifat mekanik, pengujian tegangan sisa, dan pengujian non-destruktif.
Karakteristik Tempa
Dibandingkan dengan pengecoran, logam dapat memperbaiki struktur mikro dan sifat mekaniknya setelah proses penempaan. Setelah pengerjaan panas dan deformasi dengan metode penempaan, struktur pengecoran berubah dari dendrit kasar dan butiran kolumnar menjadi struktur rekristalisasi equiaxed dengan ukuran lebih halus dan seragam karena deformasi dan rekristalisasi logam. Hal ini menyebabkan segregasi asli, porositas, porositas, inklusi terak, dan pemadatan serta pengelasan lainnya pada ingot baja, membuat struktur lebih kompak dan meningkatkan plastisitas dan sifat mekanik logam. Sifat mekanik coran lebih rendah dibandingkan dengan tempa dari bahan yang sama. Selain itu, proses penempaan dapat menjamin kesinambungan struktur serat logam, menjaga struktur serat tempa tetap konsisten dengan bentuk tempa. Garis aliran logam selesai, yang dapat memastikan bahwa suku cadang memiliki sifat mekanik yang baik dan masa pakai yang lama. Penempaan yang dihasilkan melalui penempaan presisi, ekstrusi dingin, ekstrusi hangat, dan proses lainnya tidak dapat dibandingkan dengan pengecoran. Tempa adalah benda yang dibentuk melalui deformasi plastis untuk memenuhi bentuk yang diperlukan atau gaya tekan yang sesuai ketika logam diberi tekanan. Kekuatan ini biasanya dicapai melalui penggunaan palu atau tekanan. Proses penempaan membangun struktur partikel yang sangat indah dan meningkatkan sifat fisik logam. Dalam penggunaan praktis komponen, desain yang benar dapat memastikan bahwa aliran partikel searah dengan tekanan utama. Coran adalah benda berbentuk logam yang diperoleh melalui berbagai metode pengecoran, yaitu logam cair cair diinjeksikan ke dalam cetakan yang telah disiapkan melalui penuangan, injeksi, penghisapan, atau metode pengecoran lainnya, didinginkan, kemudian dilakukan penghilangan pasir, pembersihan, dan pengecoran. -perlakuan untuk memperoleh benda dengan bentuk, ukuran, dan kinerja tertentu.
Analisis tingkat penempaan
Industri penempaan Tiongkok berkembang atas dasar pengenalan, pencernaan, dan penyerapan teknologi asing. Setelah bertahun-tahun mengalami perkembangan dan transformasi teknologi, tingkat teknis perusahaan di industri ini telah meningkat pesat, termasuk desain proses, teknologi penempaan, teknologi perlakuan panas, teknologi permesinan, pengujian produk, dan aspek lainnya.
(1) Produsen tingkat lanjut dalam desain proses umumnya mengadopsi teknologi simulasi komputer pemrosesan panas, desain proses berbantuan komputer, dan teknologi virtual, yang meningkatkan tingkat desain proses dan kemampuan manufaktur produk. Memperkenalkan dan menerapkan program simulasi seperti DATAFOR, GEMARC/AUTOFORGE, DEFORM, LARSTRAN/SHAPE, dan THERMOCAL untuk mencapai kontrol proses desain komputer dan pemrosesan termal.
(2) Sebagian besar pengepres hidrolik dengan teknologi penempaan 40MN ke atas dilengkapi dengan 100-400t. m operator penempaan utama dan 20-40t. m operator bantu. Sejumlah besar operator menggunakan kontrol komputer untuk mencapai kontrol komprehensif terhadap proses penempaan, sehingga akurasi penempaan dapat dikontrol dalam ± 3 mm. Pengukuran tempa online menggunakan perangkat pengukuran ukuran laser.
(3) Fokus teknologi perlakuan panas adalah untuk meningkatkan kualitas produk, meningkatkan efisiensi perlakuan panas, menghemat energi, dan melindungi lingkungan. Jika proses pemanasan tungku pemanas dan tungku perlakuan panas dikendalikan oleh komputer, pembakar dapat dikontrol untuk mencapai penyesuaian otomatis pembakaran, suhu tungku, pengapian otomatis, dan manajemen parameter pemanasan; Pemanfaatan limbah panas, tungku perlakuan panas yang dilengkapi dengan ruang pembakaran regeneratif, dll; Dengan menggunakan tangki minyak quenching polimer dengan kapasitas polusi rendah dan kontrol pendinginan yang efektif, berbagai media quenching berbasis air secara bertahap menggantikan minyak quenching tradisional.
(4) Proporsi peralatan mesin CNC dalam industri teknologi permesinan secara bertahap meningkat. Beberapa perusahaan di industri ini memiliki pusat permesinan dan dilengkapi dengan mesin permesinan berpemilik sesuai dengan jenis produk yang berbeda, seperti pusat permesinan lima koordinat, mesin permesinan blade, pabrik rol, mesin bubut rol, dll.
(5) Langkah-langkah jaminan kualitas: Beberapa perusahaan dalam negeri telah melengkapi diri mereka dengan instrumen deteksi dan teknologi pengujian terbaru, sistem pengujian ultrasonik otomatis modern dengan pemrosesan data yang dikendalikan komputer, dan berbagai sistem pengujian ultrasonik otomatis khusus untuk menyelesaikan sertifikasi berbagai sistem kualitas. Teknologi produksi utama penempaan roda gigi tugas berat berkecepatan tinggi terus diatasi, dan atas dasar ini, produksi industri telah tercapai. Berdasarkan pengenalan teknologi produksi canggih dan peralatan utama dari luar negeri, Tiongkok telah mampu merancang dan memproduksi sendiri peralatan produksi untuk penempaan peralatan berkecepatan tinggi dan tugas berat. Peralatan ini telah mendekati tingkat mahir internasional, dan peningkatan tingkat teknologi dan peralatan telah secara efektif mendorong perkembangan industri penempaan dalam negeri.
Pentingnya penempaan
Produksi penempaan adalah salah satu metode pemrosesan utama untuk menyediakan blanko suku cadang mekanis di industri manufaktur mekanis. Dengan menempa, tidak hanya bentuk bagian mekanis yang dapat diperoleh, tetapi struktur internal logam juga dapat diperbaiki, serta sifat mekanik dan fisik logam dapat ditingkatkan. Umumnya, suku cadang mekanis penting dengan tekanan dan persyaratan tinggi diproduksi menggunakan metode produksi tempa. Komponen penting seperti poros generator turbin, rotor, impeller, bilah, cincin penahan, kolom tekan hidrolik besar, silinder bertekanan tinggi, gulungan rolling mill baja, poros engkol mesin pembakaran internal, batang penghubung, roda gigi, bantalan, dan artileri dalam pertahanan negara industri semuanya diproduksi melalui penempaan. [7] Oleh karena itu, produksi tempa banyak digunakan dalam industri seperti metalurgi, pertambangan, mobil, traktor, mesin pemanen, minyak bumi, industri kimia, penerbangan, dirgantara, senjata, dll. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, produksi tempa juga memegang peranan penting. . Dalam arti tertentu, hasil tahunan penempaan, proporsi cetakan penempaan dalam total keluaran penempaan, serta ukuran dan kepemilikan peralatan penempaan, sampai batas tertentu mencerminkan tingkat industri suatu negara.
