การจำแนกประเภทพื้นฐานของการตีเหล็กมีอะไรบ้าง?

การตีขึ้นรูปโลหะเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะขั้นพื้นฐานที่มีบทบาทสำคัญในการผลิตชิ้นส่วนที่แข็งแรงและทนทานในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่เพลาข้อเหวี่ยงยานยนต์ ขายึดอากาศยาน ไปจนถึงอุปกรณ์ยึดในงานก่อสร้างและเครื่องมือในอุตสาหกรรมน้ำมัน ชิ้นส่วนที่ถูกตีขึ้นรูปมีชื่อเสียงในด้านคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงเชิงโครงสร้าง

ความเข้าใจการจำแนกประเภทพื้นฐานของการตีเหล็กช่วยให้วิศวกร นักออกแบบ และผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อเลือกวิธีการตีขึ้นรูปที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากการใช้งาน ความซับซ้อนของชิ้นส่วน ปริมาณการผลิต และประเภทของวัสดุ บทความนี้จะสำรวจประเภทหลักของการตีขึ้นรูปและลักษณะเฉพาะ เพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจได้อย่างชาญฉลาด

ซากี้สตีล

การตีเหล็กคืออะไร?

การตีเหล็กเป็นกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปโลหะโดยใช้แรงอัดเฉพาะจุด สามารถทำได้โดยการตอก อัด หรือรีด ซึ่งโดยปกติโลหะจะอยู่ในสถานะร้อน (แต่เป็นของแข็ง) การตีขึ้นรูปจะช่วยปรับปรุงโครงสร้างเกรนภายใน เพิ่มความแข็งแรง และกำจัดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนหรือสิ่งเจือปน

การตีขึ้นรูปมีการพัฒนาเป็นเทคนิคต่างๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ อุปกรณ์ที่ใช้ และการกำหนดค่าแม่พิมพ์

การจำแนกประเภทพื้นฐานของการตีเหล็ก

กระบวนการตีขึ้นรูปสามารถจำแนกประเภทกว้างๆ ได้ตามเกณฑ์หลักสองประการ:

1. อุณหภูมิการขึ้นรูป

2. การกำหนดค่าแม่พิมพ์และเครื่องมือ

มาดูรายละเอียดของแต่ละประเภทกัน

การจำแนกประเภทตามอุณหภูมิการขึ้นรูป

นี่คือวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการจัดประเภทกระบวนการตีขึ้นรูป โดยแบ่งตามอุณหภูมิที่ใช้ในการตีขึ้นรูป ออกเป็น:

1. การตีขึ้นรูปร้อน

คำนิยาม:ดำเนินการที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะ (ประมาณ 1,100–1,250°C สำหรับเหล็ก)

ข้อดี:

• ความเหนียวสูงและความต้านทานต่อการเสียรูปต่ำ

• ช่วยให้สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนได้

• ปรับปรุงโครงสร้างเมล็ดพืช

• กำจัดรูพรุนและข้อบกพร่อง

ข้อเสีย:

• การเกิดตะกรันเนื่องจากออกซิเดชัน

• ความแม่นยำของมิติจะน้อยกว่าการตีขึ้นรูปเย็น

• ต้องใช้พลังงานในการทำความร้อนมากขึ้น

แอปพลิเคชัน:

• ชิ้นส่วนยานยนต์ (เพลาข้อเหวี่ยง, เฟือง)

• ส่วนประกอบเครื่องจักรกลหนัก

• เพลาและหน้าแปลนอุตสาหกรรม

2. การตีขึ้นรูปด้วยความร้อน

คำนิยาม:ดำเนินการที่อุณหภูมิปานกลาง (ระหว่าง 500°C ถึง 900°C) โดยผสมผสานข้อดีบางประการของการตีขึ้นรูปร้อนและเย็นเข้าด้วยกัน

ข้อดี:

• ลดภาระการขึ้นรูป

• การควบคุมมิติที่ได้รับการปรับปรุง

• ออกซิเดชันน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูปร้อน

• พื้นผิวสำเร็จดีขึ้น

ข้อเสีย:

• จำกัดเฉพาะวัสดุเฉพาะ

• ความต้องการอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น

แอปพลิเคชัน:

• ส่วนประกอบของระบบส่งกำลัง

• รางลูกปืน

• ช่องว่างของเกียร์

3. การตีขึ้นรูปเย็น

คำนิยาม:ดำเนินการที่หรือใกล้กับอุณหภูมิห้องโดยไม่ต้องให้ความร้อนกับวัสดุ

ข้อดี:

• พื้นผิวสำเร็จดีเยี่ยม

• ความคลาดเคลื่อนของมิติที่ใกล้เคียง

• การทำงานให้แข็งขึ้นช่วยเพิ่มความแข็งแกร่ง

• ไม่มีการเกิดออกซิเดชันหรือการเกิดตะกรัน

ข้อเสีย:

• ต้องใช้แรงขึ้นรูปสูง

• จำกัดเฉพาะรูปทรงที่เรียบง่ายและวัสดุที่อ่อนนุ่ม

• ความเสี่ยงจากความเครียดตกค้าง

แอปพลิเคชัน:

• อุปกรณ์ยึด (สลักเกลียว, สกรู, หมุดย้ำ)

• เพลา

• ส่วนประกอบความแม่นยำขนาดเล็ก

การจำแนกประเภทตามการกำหนดค่าแม่พิมพ์

การตีขึ้นรูปสามารถจำแนกประเภทได้ตามประเภทของแม่พิมพ์และอุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการ:

1. การตีแบบเปิดแม่พิมพ์ (การตีแบบอิสระ)

คำนิยาม:โลหะจะถูกวางไว้ระหว่างแม่พิมพ์แบนหรือแบบเรียบง่ายที่ไม่หุ้มวัสดุทั้งหมดไว้

กระบวนการ:

• ชิ้นงานเกิดการเสียรูปหลายขั้นตอน

• ผู้ควบคุมควบคุมทิศทางการเสียรูป

• เหมาะสำหรับการผลิตแบบกำหนดเองหรือปริมาณน้อย

ข้อดี:

• เหมาะสำหรับรูปทรงขนาดใหญ่และเรียบง่าย

• ต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำลง

• ควบคุมการไหลของเมล็ดพืชได้ดี

ข้อเสีย:

• ความแม่นยำของมิติที่ต่ำกว่า

• ต้องใช้แรงงานที่มีทักษะมากขึ้น

• อาจต้องมีการกลึงเพิ่มเติม

แอปพลิเคชัน:

• เพลาขนาดใหญ่, ดิสก์, แหวน

• ส่วนประกอบอุตสาหกรรมหนัก

• ชิ้นส่วนทางทะเลและการผลิตพลังงาน

2. การตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ปิด (Impression Die Forging)

คำนิยาม:โลหะจะถูกวางลงในช่องแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างเหมือนกับชิ้นส่วนที่ต้องการ

กระบวนการ:

• แรงแรงดันสูงบังคับให้โลหะเข้าไปในแม่พิมพ์

• แฟลชมักจะถูกสร้างและตัดแต่ง

• เหมาะสำหรับการผลิตปริมาณมาก

ข้อดี:

• ส่วนประกอบที่มีรูปร่างใกล้เคียงสุทธิอย่างแม่นยำ

• ความสามารถในการทำซ้ำและประสิทธิภาพสูง

• คุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้นเนื่องจากการจัดเรียงเมล็ดพืช

ข้อเสีย:

• ต้นทุนเครื่องมือที่สูงขึ้น

• จำกัดเฉพาะชิ้นส่วนขนาดเล็กและขนาดกลาง

• ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น

แอปพลิเคชัน:

• เกียร์

• ก้านสูบ

• ส่วนประกอบยานยนต์และอวกาศ

3. การตีขึ้นรูปที่ไม่พอใจ

คำนิยาม:เกี่ยวข้องกับการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนหนึ่งของแท่งโลหะโดยการบีบอัดความยาว

กระบวนการ:

• โดยทั่วไปทำในเครื่องตีเหล็กแนวนอน

• ใช้สำหรับสร้างหัวน็อต หมุดย้ำ และตัวยึด

ข้อดี:

• การผลิตชิ้นส่วนสมมาตรที่มีประสิทธิภาพ

• ความแข็งแรงเชิงกลที่ดี

• ความเร็วในการผลิตสูง

แอปพลิเคชัน:

• สลักเกลียว

• สกรู

• เพลาและก้านวาล์ว

4. การกลิ้งแหวนแบบไร้รอยต่อ

คำนิยาม:การตีขึ้นรูปชนิดเฉพาะ โดยที่วงแหวนจะถูกขึ้นรูปจากพรีฟอร์มที่มีการเจาะ แล้วจึงขยายออกด้วยการรีด

ข้อดี:

• การวางแนวเมล็ดพืชที่ยอดเยี่ยม

• ความหนาของผนังที่แม่นยำ

• คุ้มค่าสำหรับแหวนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

แอปพลิเคชัน:

• ตลับลูกปืน

• หน้าแปลน

• ส่วนประกอบของเฟืองและภาชนะรับแรงดัน

การจำแนกประเภทเพิ่มเติม

ในการตีเหล็กสมัยใหม่ กระบวนการต่างๆ ยังถูกจำแนกตาม:

a. ประเภทเครื่องจักร

• การตีค้อน

• การตีขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิก

• การตีขึ้นรูปด้วยสกรู

• การตีขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร

b. ระดับอัตโนมัติ

• การตีเหล็กด้วยมือ

• การตีขึ้นรูปแบบกึ่งอัตโนมัติ

• การตีขึ้นรูปอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

c. ประเภทวัสดุ

• เหล็ก (เหล็กกล้าคาร์บอน, เหล็กกล้าไร้สนิม)

• โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (อลูมิเนียม ทองแดง ไททาเนียม โลหะผสมนิกเกิล)

การตีขึ้นรูปโลหะเทียบกับวิธีการขึ้นรูปโลหะอื่นๆ