Koudvormen Uitgelegd: Technieken, Verschillen met Warmvormen, en Belangrijkste Voordelen

In dit artikel gaan we leren over koudvormings processen, methoden, verschil tussen warmvormen en koudvormen, voor- en nadelen.

Wat is Koudvormen?

Koudvormen is het proces van metaalvorming waarbij de vervorming van het metaal plaatsvindt onder de rekristallisatietemperatuur.

Koudvormen, ook bekend als koudbewerking, is elk metaalbewerkingsproces waarbij metaal onder de rekristallisatietemperatuur wordt gevormd, wat meestal bij kamertemperatuur is. Warmvormingstechnieken zoals warmwalzen, smeden, lassen, enzovoort, staan in contrast met dergelijke processen.

Dit is een techniek die veel wordt gebruikt bij niet-brosse metalen met extrem hoge smeltpunten. Deze methode kan worden gebruikt om diverse polymeren te versterken. Koudbewerkte gebieden van metaal zijn echter gevoeliger voor corrosie door verhoogde dislocatieconcentratie.

Wat is Rekristallisatietemperatuur?

De temperatuur waarop nieuwe spanningvrije korrels in een metaal worden gevormd, staat bekend als rekristallisatietemperatuur.

Koudvorming Effect

Koudvormen wordt hoofdzakelijk als een afwerkoperatie toegepast, na de vormgeving van het metaal door warmvormen. Het beheerst ook in grote mate de mechanische eigenschappen van staal. Het verhoogt de trekkracht, de strekkracht en de hardheid van staal, maar verlaagt de duktiliteit. De toename van hardheid als gevolg van koudvormen wordt beschreven als werkverharding.

Over het algemeen produceert koudvormen de volgende effecten:

1. Interne spanningen worden opgewekt die in het metaal blijven, tenzij ze door passende warmtebehandeling worden verwijderd.
2. Een vervorming van de korrelstructuur wordt gecreëerd.
3. Sterkte en hardheid van het metaal nemen toe, maar duktiliteit neemt af.
4. Gladde oppervlakteafwerking wordt geproduceerd.
5. Nauwkeurige afmetingen van onderdelen kunnen worden gehandhaafd.

Koudvormingsprocessen

Koudvormen is het proces van werken bij temperaturen lager dan de rekristallisatietemperatuur of bij kamertemperatuur.

De metaalvoorraad wordt achter het paar van twee rollen geplaatst tijdens dit proces.

De metaalvoorraad is bij kamertemperatuur of iets erboven, maar onder de rekristallisatietemperatuur wanneer het door de rol gaat.

Omdat de metaalvoorraad bij kamertemperatuur wordt doorgegeven, vereist deze methode doorgaans een hoge compressiekracht.

De korrelstructuur van het metaal verandert en vormt een nieuwe vorm als gevolg van de hoge compressiekracht. Bros metaal wordt koud bewerkt.

Koudvormingsprocessen Methodes

De hoofdmethoden van koudvormen zijn als volgt:

1. Koudwalzen
2. Koudsmeden
3. Koudtrekken
4. Koudbuigen
5. Koudspinnen
6. Koudstrangpersen
7. Koudperzen
8. Koudpeenen
9. Afmeten, minten, hobben

1. Koudwalzen

Staven van alle vormen, draad, bladen en banden worden gemeenschappelijk afgewerkt door koudwalzen. Folie wordt van zachtere metalen op deze manier gemaakt. Twee hoofredenen voor koudwalzen van metalen zijn om een gladde heldere oppervlakteafwerking en verbeterde fysieke eigenschappen te krijgen. Als het doel alleen is om het metaal een schone, gladde afwerking te geven, is slechts een oppervlakkige hoeveelheid walzen nodig.

Aan de andere kant, waar het wenselijk is dat de trekkracht, stijfheid en hardheid aanzienlijk toenemen, en dat de profieldikte aanzienlijk wordt verminderd, zijn hogere walsdrukken en dieper kneden nodig. Koudwalzen verbetert ook de bewerkbaarheid door de eigenschap van broosheid te verlenen, een toestand die gunstig is voor gladde gereedschapsafwerkingen en goed gebroken span.

Als voorlopige stap voor de koudwalzoperatie, worden bladen, banden etc. van warmgewalst staal in een zuuroplossing gedompeld om de schil te verwijderen, in water gewassen en vervolgens gedroogd. Het gereinigde staal wordt herhaaldelijk door sets rollen geleid, wat een lichte reductie in elke pas produceert tot de vereiste dikte is bereikt.

2. Koudsmeden

Koudsmeden is het proces van vervormen van een metaalmateriaal bij kamertemperatuur met behulp van extrem hoge druk. De slug wordt in een vorm geplaatst en door een pers gecomprimeerd tot het in de gewenste vorm past. Afhankelijk van de geometrische complexiteit van het onderdeel, kunnen meerdere operaties vereist zijn om het metaal geleidelijk te vervormen.

3. Koudtrekken

Koudtrekken operaties omvatten het dwingen van metaal door een vorm door middel van een trekkracht die aan de uittrekking van de vorm wordt toegepast. Het grootste deel wordt veroorzaakt door de compressiekracht die ontstaat door de reactie met de vorm. Meestal heeft het metaal een cirkelvormige symmetrie, absolute vereiste.

Staven, buizen en extruderaten krijgen vaak een koudafwerkoperatie om de afmeting te verkleinen, de sterkte te verhogen, de afwerking te verbeteren, en betere nauwkeurigheid te bieden.

4. Koudbuigen

Buigen is het proces waarbij een rechte lengte wordt getransformeerd in een gebogen lengte. Het is een van de meest gebruikte vormprocessen om platen (of bladen) in trommels, gebogen profielen etc. te veranderen. Staven, draad, draden, buizen en profielen alsook bladmetaal worden in koude toestand door vormen in veel vormgebogen.

Bij alle metaalbuigen is het metaal dat buiten de elastische grens wordt gespannen, op de buitenzijde op rek en aan de binnenkant op druk. De rek van het metaal aan de buitenzijde maakt de voorraad dunner. Buigen van een plat strook metaal wordt gemeenschappelijk gedaan door rolvorming.

5. Koudspinnen

Koudspinnen is de operatie van het vormgeven van heel dun metaal door het tegen een vorm te persen terwijl het roteert. De methode is exact gelijk aan warmspinnen, behalve de toestand van het metaal. Bij koudspinnen wordt het metaal bij kamertemperatuur bewerkt.

Benodigde apparatuur voor spinnen omvat een draaibank, vormgereedschappen, en een metaal of houten vorm om de gevormde vorm te passen. Een cirkelvormig blank wordt gesneden en tegen de vorm gepositioneerd door een volger. Een rondneusgereedschap wordt gebruikt en terwijl de draaibank roteert, wordt het blank gedwongen tot de vorm van de vorm.

6. Koudstrangpersen

Het principe van koudstrangpersen is exact gelijk aan dat van warmstrangpersen. Van de diverse processen van strangpersen, is impactsstrangpersen essentieel een koudstrangpersmethode.

6. Impactsstrangpersen

Impactsstrangpersen is primair beperkt tot het maken van kleine werkstukken uit de meer duktiele metalen. Het werk materiaal wordt in positie in een blinde vorm gebracht en een stampere met clearance wordt in de vorm geduwd, waardoor het metaal plastisch rond de stampere vloeit. De buitendiameter van de buis is hetzelfde als de diameter van de vorm, en de dikte wordt gecontroleerd door de clearance tussen de stampere en de vorm. De extruderkracht wordt meestal geleverd door een mechanische pers. Vouwbare medicijntubes en tandpastatubes worden op deze manier gemaakt.

7. Koudperzen

Koudperzen is een perzoperatie die bij temperaturen ver onder het smeltpunt wordt uitgevoerd om het oppervlak van een werkstuk af te werken voor verbeterde dimensionele nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking.

Perzen is een snelle en wijd gebruikte manier om duktiele metalen te vormen. Van de verschillende processen van perzen, zijn koudkoppen en roterend swagen heel gemeenschappelijk.

Koudkoppen: Koudkoppen is een koudsmeedproces, voornamelijk gebruikt voor de fabricage van bouten, schroeven, nitten, nagels en dergelijke items.

Roterend Swagen: Roterend swagen is het proces gebruikt om de dwarsdoorsnede van staven en buizen te verkleinen. Swagen wordt vaak geaccepteerd als een koudsmeedoperatie, omdat de metaalvorming plaatsvindt onder de hamerslagen van vormsecties. De swagemachine bestaat hoofdzakelijk uit een holle spindel die de vormsecties en rollen draagt.

8. Koudpeenen

Koudpeenen methode wordt gebruikt om een oppervlakkige toestand van drukspanning op te zetten, waardoor het interieur van het lid een tegenovergestelde trekkingsspanning aanneemt. Omdat vermoeiding over het algemeen optreedt bij oppervlakken cyclisch belast op rek, worden de bruikbare levensduur van dergelijke leden vaak verlengd door hagelpeenen. Deze methode wordt soms gebruikt om een decoratief effect te bereiken.

Hagelpeenen wordt gedaan door het blazen of werpen van een regen van kleine hagelkorrels met hoge snelheid tegen werkstukken om lichte inktingetjes te veroorzaken. Figuur 7.15 toont hagelpeenactie op een werkstuk.

9. Afmeten, Minten en Hobben

Onderdelen van malleabel gietijzer, geschmied staal, poedermetalen, aluminium, en andere duktiele non-ferrometalen worden gemeenschappelijk op dikte afgewerkt door perzen, een operatie die afmeten heet. Een speciale vorm is nodig voor bijna elk werk, maar elk stuk kan in een fractie van de tijd van bewerken worden afgemaat. Dus, afmeten is economisch waar het toepasbaar is in hoge productie-industrieën.

Operaties zoals afmeten zijn minten genoemd, maar minten betreft meer werkelijk de indruk en verheffing van beelden of karakters van een stampere en vorm in het metaal. Het metaal wordt gedwongen te vloeien, en de ontwerpen aan tegenovergestelde zijden van een gemunt stuk zijn niet noodzakelijk gerelateerd als in gaufre. Hard geld is waarschijnlijk het bekendste product van minten.

Hobben of hubben is een methode om vormen te maken voor de kunststof en drukgieterij-industrie. Een stampere genaamd de hob of hub, wordt uit gereedschapsstaal gemachineerd tot de vorm van de kaviteit, warmtebehandeld voor hardheid, en gepolijst. Vervolgens wordt het in een blank van zacht staal geperst om de vorm te vormen. Een primair voordeel van deze methode is dat één hob, correct toegepast, een aantal kaviteiten in één vorm of in een reeks vormen kan maken. Afmeten, minten, hobben, etc. zijn geïllustreerd in Fig. 7.16.

Verschil Tussen Warmvormen en Koudvormen

Voordelen van Koudvormen

• De koudvormprocedure resulteert in een gladde oppervlakteafwerking.
• Dit resulteert in een nauwkeurige afmeting van de onderdelen.
• Het verbetert de sterkte en hardheid van het metaal, terwijl de duktiliteit afneemt.
• Omdat deze procedure zonder warmte wordt uitgevoerd, wordt geen oxidevorming op het oppervlak gevormd, wat resulteert in een glad oppervlak.
• Deze methode wordt primair gebruikt voor massaproductie.
• Het defect in dit proces is gemakkelijk detecteerbaar en herstelbaar.
• Omdat trekkracht, strekkracht en duktiliteit verbeteren, wordt roestweerstand verminderd (let op: originele tekst zegt 'rust resistance is reduced', maar waarschijnlijk bedoeld 'verhoogd'? Echter, koudvormen verhoogt corrosiegevoeligheid door dislocaties. Ik vertaal letterlijk maar merk op).
• Voorkomt metaalverlies door corrosie (tegenstrijdig met bovenstaand; originele tekst bevat waarschijnlijk een fout. Ik vertaal zoals in bron).
• Er is geen nodig om het metaal te verwarmen.
• Het bespaart geld omdat het geen verharding vereist.
• Strakverharding vindt plaats.

Nadelen van Koudvormen

• Koudvormen vereist een schoon, glad oppervlak.
• Brosse metalen kunnen niet goed koud bewerkt worden.
• Het vereist meer kracht om het werk te starten en te voltooien.
• Het vereist krachtigere machines.
• De maximale vervorming die gegeven kan worden, wordt beperkt door het vermogen van de pers en de hamer door de hogere strekkracht en lage duktiliteit.

Toepassingen van Koudvormen

1. Koudvormen wordt gebruikt om een verscheidenheid aan producten te maken in industrieën zoals grote platte bladen, metalen buizen, schroefkoppen, geniete verbindingen, en nog veel meer.

2. Het wordt gebruikt in diverse industrieën, waaronder luchtvaart, ijzer en staal, automobielen, enz.

3. Het wordt meest gebruikt met duktiele metalen.

4. Dit proces wordt ook na warmvormen van metalen gebruikt omdat het gladde afwerking en sterkte biedt.

5. Meerdere producten worden geproduceerd door gebruik van diverse koudvormmethoden zoals scheren, koudwalzen, en koudstrangpersen.

Wat is het Doel van Koudvormen?

Koudvormen verwijst naar het proces van versterken van metaal door de vorm te veranderen zonder warmte te gebruiken. Het blootstellen van het metaal aan deze mechanische spanning veroorzaakt een permanente verandering in de kristallijne structuur van het metaal, wat leidt tot een toename van sterkte.

Dit versterkt de materialen door een proces genaamd strakverharding (of werkverharding). Dit is wanneer een duktil metaal harder en sterker wordt naarmate het plastisch vervormd wordt. De kosten van deze versterking is een reductie in duktiliteit.

Veelgestelde Vragen

Koudvormen van metaal verhoogt

1. Strekkracht
2. Trekkracht
3. Hardheid
4. Alle bovengenoemde

Juist Antwoord is 4. Alle bovengenoemde

Uitleg: Werkverharding is wat optreedt in metaalbewerkingsprocessen die opzettelijk plastische vervorming induceren om een vormverandering teweeg te brengen. Deze processen staan bekend als koudvormen of koudvormingsprocessen. Het koudvormen van het metaal verhoogt de hardheid, strekkracht en trekkracht.

Wat koudvormen verhoogt

1. Duktiliteit
2. Slagzwaartekracht
3. Percentage utrekking
4. Vermoeidingssterkte

Juist Antwoord is 4. Vermoeidingssterkte

Meestal wordt koudvormen bij kamertemperatuur uitgevoerd en gebruikte materialen zijn Laag- en middelkoolstofstalen, laaggelegde stalen, koper en lichte legeringen, Titanium en beryllium.

Koudvormen van staal is gedefinieerd als werken

1. Op zijn rekristallisatietemperatuur
2. Boven zijn rekristallisatietemperatuur
3. Onder zijn rekristallisatietemperatuur
4. Op twee derde van de smelttemperatuur van het metaal

Antwoord: Optie 3

Welk van de volgende wordt niet verbeterd door koudvormen van metalen?

1. Hardheid
2. Zwaartekracht
3. Oppervlakteafwerking
4. Corrosieweerstand

Antwoord: 4. Corrosieweerstand

Het koudvormen van metaal wordt bereikt bij

1. Onder rekristallisatietemperatuur
2. Onder rekristallisatietemperatuur
3. Rekristallisatietemperatuur
4. Een van de bovengenoemde

Antwoord: 1. Onder rekristallisatietemperatuur