ในการผลิตที่ทันสมัย เครื่องขึ้นรูปโลหะเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่ออกแบบมาเพื่อปรับรูปร่างชิ้นงานโลหะผ่าน * การเปลี่ยนรูปพลาสติก * - กระบวนการที่เปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตของวัสดุโดยไม่ต้องเพิ่มหรือลบวัสดุแตกต่างจากวิธีการลบ (เช่น,เครื่องจักรกล) หรือกระบวนการเพิ่มเติม (เช่น,การพิมพ์ 3 มิติ) การขึ้นรูปโลหะใช้แรงกลความร้อนหรือความดันในการปั้นโลหะให้เป็นรูปร่างที่แม่นยําและทนทานเทคโนโลยีนี้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่างๆเช่นยานยนต์การบินและอวกาศการก่อสร้างและสินค้าอุปโภคบริโภคซึ่งช่วยให้การผลิตชิ้นส่วนที่มีปริมาณสูงตั้งแต่แผงตัวถังยานยนต์ไปจนถึงชิ้นส่วนกังหันการบินและอวกาศคู่มือนี้กําหนดเครื่องขึ้นรูปโลหะรายละเอียดหลักการหลักประเภทกระบวนการแอพพลิเคชันและเกณฑ์การเลือกของพวกเขา

 

 

1.ความหมายหลักและหลักการดําเนินงาน

เครื่องขึ้นรูปโลหะเป็นอุปกรณ์เฉพาะที่ใช้แรงควบคุม (เครื่องกลไฮดรอลิกนิวเมติกหรือความร้อน) กับชิ้นงานโลหะ (เช่น,แผ่นแท่งบิลเล็ต) เพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนรูปของพลาสติก - การเปลี่ยนแปลงรูปร่างถาวรที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะเกินความแข็งแรงของผลผลิต แต่ยังคงต่ํากว่าความแข็งแรงดึงสูงสุด

 

หลักการสําคัญของการขึ้นรูปโลหะ

- ไม่มีการสูญเสียวัตถุ: ซึ่งแตกต่างจากการกลึง (ซึ่งกําจัดชิป) หรือการตัดการขึ้นรูปจะช่วยรักษามวลรวมของชิ้นงานลดของเสีย (โดยปกติ <5% เศษเมื่อเทียบกับ 20-30% สําหรับวิธีการลบ)

- การเพิ่มโครงสร้างจุลภาค: การเปลี่ยนรูปจัดเรียงเมล็ดโลหะปรับปรุงคุณสมบัติทางกล (เช่นความแข็งแรงความเหนียว) ในส่วนสุดท้ายที่สําคัญสําหรับส่วนประกอบที่รับน้ําหนัก (เช่น,ตัวถังยานยนต์, รัดการบินและอวกาศ)

- แรงและการควบคุมอุณหภูมิ: เครื่องจักรปรับขนาดแรงอัตราการใช้งานและอุณหภูมิ (สําหรับการขึ้นรูปร้อน) ให้ตรงกับคุณสมบัติของโลหะ (เช่นเหล็กคาร์บอนต่ําต้องใช้แรงน้อยกว่าโลหะผสมไทเทเนียม)

 

 

2.การจําแนกประเภทของโลหะเครื่องขึ้นรูป  

เครื่องขึ้นรูปโลหะถูกจัดประเภทตามฟังก์ชั่นหลักประเภทของชิ้นงานประมวลผลและเทคนิคการเปลี่ยนรูปใช้ด้านล่างเป็นประเภทที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมมากที่สุด:

 

| ประเภทเครื่อง|ฟังก์ชั่นหลัก|คุณลักษณะการออกแบบที่สําคัญ|ชิ้นงานและแอพพลิเคชันที่เหมาะ|

|----------------------------|--------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------|

| เครื่องขึ้นรูปแผ่นโลหะ|รูปร่างแผ่นโลหะแบน (หนา 0.1-6 มม.) เป็นชิ้นส่วน 2D / 3D ผ่านการดัดปั๊มหรือการวาดภาพลึก| - ติดตั้งแม่พิมพ์ความแม่นยํา, เครื่องกดไฮดรอลิก / นิวเมติก, และ backgauges เพื่อความแม่นยํา<br>- อาจรวมถึงการควบคุม CNC สําหรับการทําซ้ําได้| แผงตัวถังรถยนต์, ท่อ HVAC, ปลอกเครื่องใช้ไฟฟ้า, ตู้อิเล็กทรอนิกส์|

| เครื่องม้วนขึ้นรูป|ฟีดขดลวดโลหะผ่านชุดของลูกกลิ้งคู่เพื่อสร้างต่อเนื่อง, ส่วนตัดสม่ําเสมอ (เช่น,ช่อง C, I-beams) | - ชุดลูกกลิ้งแบบต่อเนื่อง (10-20 คู่) สําหรับการเปลี่ยนรูปแบบค่อยเป็นค่อยไป<br>- เครื่องคลายม้วนแบบบูรณาการและเครื่องตัดสําหรับการผลิตปริมาณสูง| ส่วนประกอบโครงสร้างการก่อสร้าง (เช่นโครงหลังคา, ผนังสตั๊ด), รางกรอบรถยนต์|

| เครื่องตี|รูปร่างอุ่น (ร้อนปลอม) หรือเย็น (เย็นปลอม) บิลเล็ตโลหะผ่านแรงบีบอัด (ตอกกด) | - การปลอมร้อน: เตาเผา (1,100-1,300 °Cสําหรับเหล็ก) + ค้อนไฮดรอลิก / เครื่องกล<br>- การปลอมเย็น: เครื่องกดความดันสูง (500-3,000 ตัน) เพื่อความแม่นยํา| การปลอมร้อน: เกียร์เพลาข้อเหวี่ยงใบกังหัน<br>การปลอมเย็น: สลักเกลียวถั่วแบริ่งแข่ง|

| เครื่องอัดรีด|ผลักดันแท่งโลหะผ่านแม่พิมพ์ (มีส่วนตัดคงที่) เพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ยาวสม่ําเสมอ (เช่นท่อ, โปรไฟล์) | - เครื่องกดแนวนอน / แนวตั้ง (500-10,000 ตัน) สําหรับใช้แรง<br>- ระบบความร้อนตาย (สําหรับอลูมิเนียมทองแดง) เพื่อลดแรงเสียดทาน| กรอบหน้าต่างอลูมิเนียมท่อทองแดงโปรไฟล์โครงสร้างการบินและอวกาศท่อแลกเปลี่ยนความร้อน|

| ลวด & เครื่องขึ้นรูป Rod| วาดแท่งโลหะเป็นลวดบางลงหรือดัดลวดเป็นรูปร่างที่ซับซ้อน (เช่นสปริงรัด) | - การวาดลวด: เรียวตาย + ดึงเพื่อลดเส้นผ่าศูนย์กลาง<br>- ดัดลวด: แขนควบคุมด้วย CNC สําหรับรูปร่าง 3D ที่ซับซ้อน| สายไฟฟ้าสปริงคลิปกระดาษกรอบเบาะรถยนต์|

| เครื่องดัด|เปลี่ยนรูปชิ้นงานโลหะตามแกนเดียวเพื่อสร้างมุม (90 °, 180 °) หรือเส้นโค้ง| - กดเบรค (สําหรับแผ่น): หมัดบน + แม่พิมพ์ล่างสําหรับ V-bend <br>- เครื่องดัดม้วน (สําหรับหลอด / แท่ง): 3-4 ลูกกลิ้งสําหรับรูปทรงวงกลม / ซุ้มโค้ง| วงเล็บโลหะแผ่นกรอบท่องานโลหะสถาปัตยกรรม (เช่นราวจับ) |

 

 

3.กระบวนการขึ้นรูปโลหะที่สําคัญ

เครื่องจักรดําเนินการกระบวนการขึ้นรูปที่เฉพาะเจาะจงที่เหมาะสมกับรูปทรงเรขาคณิตวัสดุและความต้องการประสิทธิภาพของชิ้นส่วนด้านล่างเป็นเทคนิคที่พบบ่อยที่สุด:

 

3.1การดัด

- กระบวนการ: เครื่องใช้แรงกับชิ้นงานโลหะเพื่อเปลี่ยนรูปตามแกนตรงสร้างมุมหรือรัศมีสําหรับแผ่นโลหะกดเบรกใช้การตั้งค่า "หมัดและตาย" (เช่นV-die สําหรับการโค้ง 90 °); สําหรับหลอด / แท่งเครื่องดัดม้วนใช้ลูกกลิ้งหมุนเพื่อสร้างเส้นโค้ง

- พารามิเตอร์สําคัญ: มุมโค้งงอรัศมีภายใน (เพื่อหลีกเลี่ยงการแตก) และค้างเวลา (เพื่อป้องกันการกู้คืนความยืดหยุ่นของโลหะหลังจากที่แรงถูกลบออก)

- การใช้งาน: ข้อศอกท่อ HVAC, วงเล็บยานยนต์, มุมเหล็กโครงสร้าง

 

 

3.2การปั๊ม

- กระบวนการ: เครื่องกดไฮดรอลิก / เครื่องกลบังคับให้แผ่นโลหะลงในแม่พิมพ์ที่แม่นยําเพื่อสร้างรูปร่าง 2D หรือ 3D ตื้นรูปแบบรวมถึง:

- Blanking: ตัดรูปทรงแบน (เช่นเครื่องซักผ้า) จากแผ่น

- การนูน: การสร้างรูปแบบที่ยกขึ้น / ลดลง (เช่นโลโก้บนแผงเครื่องใช้ไฟฟ้า)

- การปั๊ม: การปั๊มแรงดันสูงเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่มีรายละเอียดสูง (เช่นเหรียญ, เครื่องประดับ)

- ข้อดี: ความเร็วสูง (สูงสุด 1,000 ชิ้น / นาทีสําหรับการออกแบบที่เรียบง่าย) ต้นทุนต่ําต่อหน่วย

- การประยุกต์ใช้: ตัดแต่งยานยนต์, แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์, ฝาสามารถ

 

 

3.3การวาดภาพ (การวาดภาพลึก)

- กระบวนการ: แผ่นโลหะถูกยึดและดึง (ผ่านการเจาะ) ลงในหลอดลึกเพื่อสร้างชิ้นส่วนกลวงที่มีอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่าศูนย์กลางสูง (เช่น,กระป๋อง, กระบอก)การหล่อลื่นเป็นสิ่งสําคัญเพื่อป้องกันการฉีกขาด

- ความท้าทายที่สําคัญ: การควบคุม "หู" - การไหลของวัสดุที่ไม่สม่ําเสมอที่สร้างขอบหยัก (ต้องใช้การเพิ่มประสิทธิภาพแม่พิมพ์หรือการตัดแต่งหลังการขึ้นรูป)

- ใบสมัคร: กระป๋องเครื่องดื่มอลูมิเนียมถังน้ํามันเชื้อเพลิงรถยนต์หม้อครัว

 

 

3.4โรลลิ่ง

- กระบวนการ: ชิ้นงานโลหะ (แผ่นแท่งบิลเล็ต) จะผ่านระหว่างลูกกลิ้งหมุนสองลูกขึ้นไปเพื่อลดความหนาปรับปรุงความสม่ําเสมอหรือสร้างส่วนตัดขวางประเภท ได้แก่:

- รีดร้อน: กระบวนการโลหะร้อน (เหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่) เพื่อผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่หนา (เช่นเหล็กแผ่น)

- การรีดเย็น: ประมวลผลโลหะอุณหภูมิห้องเพื่อความคลาดเคลื่อนที่แน่นและพื้นผิวเรียบ (เช่นแผ่นสแตนเลสสําหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า)

- ข้อดี: อัตราการผลิตสูงคุณสมบัติของวัสดุที่สอดคล้องกัน

- ใบสมัคร: เหล็กม้วนอลูมิเนียมฟอยล์รางรถไฟ

 

 

3.5การปลอมแปลง

- กระบวนการ: บิลเล็ตโลหะถูกบีบอัด (ค้อนกด) เป็นรูปร่างทั้งร้อน (สําหรับความดืด) หรือเย็น (สําหรับความแม่นยํา)

- การปลอมร้อน: ใช้สําหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูง (เช่นเพลาข้อเหวี่ยง) - ความร้อนช่วยลดความต้องการแรงและป้องกันการแตก

- การปลอมเย็น: ใช้สําหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีความอดทนสูง (เช่นสลักเกลียว) - ไม่จําเป็นต้องใช้การประมวลผลหลังการประมวลผล แต่ต้องใช้แรงสูง

- การประยุกต์ใช้: แผ่นกังหันการบินและอวกาศ, แท่งเชื่อมต่อยานยนต์, วาล์วอุตสาหกรรม

 

 

4.การใช้งานอุตสาหกรรม

เครื่องขึ้นรูปโลหะมีอยู่ทั่วทุกภาคส่วนเนื่องจากความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงและคุ้มค่าแอพพลิเคชันที่สําคัญรวมถึง:

 

- ยานยนต์: บัญชีสําหรับ ~30% ของผลผลิตโลหะขึ้นรูปทั่วโลกเครื่องจักรผลิตแผงตัวถัง (ปั๊ม), กรอบตัวถัง (ม้วนขึ้นรูป), เพลาข้อเหวี่ยง (ปลอมร้อน) และสลักเกลียว (ปลอมเย็น)โลหะผสมที่มีน้ําหนักเบา (เช่นอลูมิเนียมแมกนีเซียม) ใช้มากขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพเชื้อเพลิง.

- การบินและอวกาศ: อาศัยการขึ้นรูปที่แม่นยําสําหรับส่วนประกอบที่ทนต่ออุณหภูมิและภาระที่สูงมากเครื่องอัดขึ้นรูปสร้างโปรไฟล์โครงสร้าง; การปลอมร้อนผลิตใบกังหัน (โดยใช้ซุปเปอร์อัลลอยเช่น Inconel); การขึ้นรูปเย็นทําให้รัดความอดทนสูง

- การก่อสร้าง: เครื่องขึ้นรูปม้วนผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง (เช่น, I-beams, C-channels); เครื่องอัดรีดทํากรอบหน้าต่าง / ประตูอลูมิเนียม เครื่องปลอมสร้างฮาร์ดแวร์หนัก (เช่นสกรูสะพาน)

- สินค้าบริโภค: เครื่องปั๊มทําปลอกเครื่องใช้ไฟฟ้าและฝาสามารถ; การวาดภาพลึกผลิตเครื่องครัว; การขึ้นรูปลวดสร้างสปริงและเฟอร์นิเจอร์กรอบ

- พลังงาน: เครื่องปลอมผลิตเพลากังหันลม เครื่องอัดรีดทําหลอดแลกเปลี่ยนความร้อน การขึ้นรูปม้วนสร้างกรอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์

 

 

5.ประโยชน์ที่สําคัญของเครื่องขึ้นรูปโลหะ

- ประสิทธิภาพสูง: ความสามารถในการผลิตปริมาณสูง (เช่นเครื่องปั๊มผลิต 100,000+ ชิ้นส่วน / วัน) ลดเวลานําและต้นทุนต่อหน่วย

- การประหยัดวัสดุ: การขึ้นรูปแบบเกือบสุทธิช่วยลดเศษวัสดุ (โดยปกติ 2-5% เมื่อเทียบกับ 20-30% สําหรับเครื่องจักรกล) ลดต้นทุนวัสดุ

- ประสิทธิภาพชิ้นส่วนที่เพิ่มขึ้น: การเปลี่ยนรูปช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกล (เช่นสลักเกลียวปลอมเย็นมีความต้านแรงดึงสูงกว่าสลักเกลียวเครื่องจักรกล 20-30%)

- ความคล่องตัว: เครื่องจักรประมวลผลโลหะและโลหะผสมที่สําคัญทั้งหมด (เหล็ก, อลูมิเนียม, ทองแดง, ไทเทเนียม, แมกนีเซียม) และปรับตัวให้เข้ากับรูปทรงเรขาคณิตชิ้นส่วนที่หลากหลาย

- ความแม่นยํา: เครื่องจักรที่ควบคุมด้วยซีเอ็นซีบรรลุความคลาดเคลื่อนที่แน่นเท่ากับ ±0.01 มม. ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการบินและอวกาศและอุปกรณ์ทางการแพทย์

 

 

6.หลักเกณฑ์สําหรับการเลือกเครื่องขึ้นรูปโลหะ

การเลือกเครื่องจักรที่เหมาะสมต้องปรับความสามารถให้สอดคล้องกับเป้าหมายการผลิตวัสดุและความต้องการชิ้นส่วนของคุณปัจจัยสําคัญ ได้แก่:

 

6.1ความเข้ากันได้ของวัสดุ

- ประเภทโลหะ: โลหะอ่อน (อลูมิเนียมทองแดง) ต้องใช้เครื่องจักรแรงต่ํา (เช่น,เครื่องกดไฮดรอลิกสําหรับปั๊ม); โลหะแข็ง (เหล็ก, ไทเทเนียม) ต้องการเครื่องปลอมแรงสูงหรือเครื่องรีดร้อน

- รูปแบบวัสดุ: โลหะแผ่นต้องใช้เครื่องปั๊ม / ดัด; ขดลวดต้องใช้เครื่องขึ้นรูปม้วน; บิลเล็ตต้องใช้เครื่องปลอม / อัดขึ้นรูป

 

6.2ปริมาณการผลิตและความเร็ว

- ปริมาณสูง (10,000+ชิ้น/ปี): เลือกเครื่องอัตโนมัติ (เช่นเครื่องขึ้นรูปม้วนซีเอ็นซี, เครื่องปั๊มความเร็วสูง) พร้อมระบบให้อาหาร / ตัดแบบบูรณาการ

- ปริมาณต่ํา (100-1,000 ชิ้น / ปี): เลือกใช้เครื่องยืดหยุ่น (เช่น,เบรกกดด้วยตนเองค้อนปลอมขนาดเล็ก) ที่ช่วยลดเวลาในการตั้งค่า

 

6.3ความซับซ้อนของชิ้นส่วนและความอดทน

- รูปร่างที่เรียบง่าย (เช่นวงเล็บแบน): เครื่องปั๊มหรือดัดขั้นพื้นฐานเพียงพอ

- รูปร่างที่ซับซ้อน (เช่นกระป๋องวาดลึก, ใบกังหัน): ต้องใช้เครื่องจักรควบคุมด้วย CNC ที่มีการออกแบบแม่พิมพ์ขั้นสูง (เช่น,เครื่องวาดภาพลึกหลายขั้นตอนความแม่นยําการปลอมตาย)

- ข้อกําหนดความอดทน: ความคลาดเคลื่อนที่แน่น (± 0.01 มม.) ต้องการการขึ้นรูปเย็นหรือการรีดซีเอ็นซี ความคลาดเคลื่อนที่หลวม (± 0.1 มม.) ช่วยให้การขึ้นรูปร้อนหรือการดัดด้วยตนเอง

 

6.4ค่าใช้จ่ายและความเป็นเจ้าของทั้งหมด

- ค่าใช้จ่ายล่วงหน้า: เครื่องซีเอ็นซีอัตโนมัติ ($ 100,000- $ 1M) มีประสิทธิภาพค่าใช้จ่ายสําหรับการผลิตปริมาณสูง เครื่องด้วยตนเอง ($ 10,000- $ 50,000) เหมาะสําหรับชุดเล็ก ๆ

- ค่าใช้จ่ายในการดําเนินงาน: พิจารณาการใช้พลังงาน (เครื่องปลอมร้อนใช้พลังงานมากกว่าการขึ้นรูปเย็น) การบํารุงรักษา (เครื่องไฮดรอลิกต้องเปลี่ยนของเหลว) และการเปลี่ยนแม่พิมพ์ (แม่พิมพ์ปั๊มสึกหรอหลังจาก 100,000 + รอบ)