การกำหนดอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ปั่นป่วนในการตีขึ้นรูป

ในกระบวนการตีขึ้นรูป การพลิกคว่ำหมายถึงการเสียรูปของชิ้นงานเพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางโดยการบีบอัดความสูงของชิ้นงาน ปัจจัยสำคัญในการทำให้อารมณ์เสียคืออัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (อัตราส่วน H/D)ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและความเป็นไปได้ของกระบวนการ อัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการเสียรูปยังคงได้รับการควบคุมและสม่ำเสมอ ป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น การโก่งงอ การแตกร้าว หรือความล้มเหลวของวัสดุ

อัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางคืออะไร?

อัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (อัตราส่วน H/D) คืออัตราส่วนระหว่างความสูง (หรือความยาว) ของชิ้นงานและเส้นผ่านศูนย์กลางก่อนการตีขึ้นรูป อัตราส่วนนี้ช่วยกำหนดว่าวัสดุสามารถเปลี่ยนรูปได้มากน้อยเพียงใดโดยผ่านกระบวนการที่ทำให้เสียสภาพ โดยทั่วไป ยิ่งอัตราส่วนน้อยลง กระบวนการปั่นป่วนก็จะเป็นไปได้มากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากวัสดุที่สั้นและหนามากขึ้นสามารถทนต่อแรงอัดได้มากขึ้นโดยไม่เกิดการโก่งงอหรือเกิดข้อบกพร่อง

ตัวอย่างเช่น อัตราส่วน H/D ที่ต่ำกว่า เช่น 1.5:1 หรือต่ำกว่า บ่งชี้ว่าชิ้นงานมีขนแข็ง ซึ่งสามารถรับแรงอัดสูงได้โดยไม่มีความเสี่ยงต่อความไม่มั่นคงอย่างมีนัยสำคัญ ในทางกลับกัน อัตราส่วนที่สูงกว่า เช่น 3:1 หรือมากกว่านั้น จะต้องมีการพิจารณาอย่างรอบคอบมากขึ้น เนื่องจากชิ้นงานมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องจากการเสียรูปได้ง่ายมากขึ้น

จะกำหนดอัตราส่วน H/D ที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร

อัตราส่วน H/D ในอุดมคตินั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงคุณสมบัติของวัสดุ อุณหภูมิของวัสดุระหว่างการตีขึ้นรูป และระดับของการเสียรูปที่ต้องการ ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนหลักในการกำหนดอัตราส่วน H/D ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการคว่ำ:

1. คุณสมบัติของวัสดุ: วัสดุที่แตกต่างกันมีกำลังรับแรงอัดและความเหนียวที่แตกต่างกัน วัสดุที่อ่อนกว่า เช่น อะลูมิเนียม สามารถทนต่อการเสียรูปได้มากขึ้นโดยไม่แตกร้าว ในขณะที่วัสดุที่แข็งกว่า เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูง อาจต้องการอัตราส่วน H/D ที่ต่ำกว่าเพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดที่มากเกินไป ต้องพิจารณาความเค้นในการไหลของวัสดุ กล่าวคือ ความเค้นที่จำเป็นในการเปลี่ยนรูปวัสดุทางพลาสติกต่อไป
2. สภาวะอุณหภูมิ: โดยทั่วไปการตีขึ้นรูปร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิซึ่งปรับปรุงความเหนียวของวัสดุและลดแรงที่ต้องการ อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้เกิดการเสียรูปมากขึ้น ซึ่งทำให้มีอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางมากขึ้น สำหรับการตีขึ้นรูปเย็น ควรรักษาอัตราส่วน H/D ให้น้อยลง เนื่องจากมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่ชิ้นงานจะแข็งตัวและแตกร้าว
3. ระดับของความผิดปกติ: จำนวนการเสียรูปที่ต้องการเป็นอีกแง่มุมที่สำคัญ หากจำเป็นต้องลดความสูงลงอย่างมาก การเริ่มต้นด้วยอัตราส่วน H/D ที่ต่ำลงจะเป็นประโยชน์เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานสามารถรับแรงอัดตามที่ต้องการได้โดยไม่มีข้อบกพร่อง
4. การหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง: เมื่อพิจารณาอัตราส่วน H/D จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น การโก่งงอ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวัสดุพับหรือยับระหว่างการบีบอัด เพื่อหลีกเลี่ยงการโก่งงอ หลักการทั่วไปคือการใช้อัตราส่วน H/D เริ่มต้นน้อยกว่า 2:1 สำหรับการตีขึ้นรูปที่ไม่ปกติทั่วไป นอกจากนี้ การหล่อลื่นและการออกแบบแม่พิมพ์ที่เหมาะสมยังเป็นสิ่งสำคัญในการลดแรงเสียดทานและรับประกันการเสียรูปสม่ำเสมอ

ตัวอย่างการปฏิบัติ

พิจารณากรณีของการคว่ำแท่งเหล็กทรงกระบอก หากความสูงเริ่มต้นของบิลเล็ตคือ 200 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. อัตราส่วน H/D จะเป็น 2:1 หากวัสดุค่อนข้างอ่อนและใช้การตีขึ้นรูปด้วยความร้อน อัตราส่วนนี้อาจยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม หากใช้การตีขึ้นรูปเย็น การลดความสูงเพื่อลดอัตราส่วน H/D อาจจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการโก่งงอหรือการแตกร้าวในระหว่างกระบวนการทำให้เสียสภาพ

บทสรุป

อัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางในการคว่ำเป็นลักษณะพื้นฐานของการตีขึ้นรูปที่กำหนดความสำเร็จของกระบวนการ ด้วยการประเมินคุณสมบัติของวัสดุ อุณหภูมิ และข้อกำหนดการเปลี่ยนรูปอย่างรอบคอบ จึงสามารถกำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสมได้ เพื่อให้มั่นใจว่าการผลิตส่วนประกอบปลอมแปลงมีคุณภาพสูงและปราศจากข้อบกพร่อง