Le document traite des principes de l'extrusion à froid, en mettant l'accent sur les caractéristiques, le déroulement du processus et les exigences liées à la formation d'une coque en alliage d'aluminium pour connecteur. En optimisant la structure de la pièce et en établissant des exigences de contrôle pour la structure cristalline de la matière première, la qualité du processus d'extrusion à froid peut être améliorée. Cette approche améliore non seulement la qualité du formage, mais réduit également les tolérances de traitement et les coûts globaux.
01 Introduction
Le processus d'extrusion à froid est une méthode de façonnage du métal sans découpe qui utilise le principe de la déformation plastique. Dans ce processus, une certaine pression est appliquée au métal dans la cavité de la filière d'extrusion à température ambiante, lui permettant d'être forcé à travers le trou de la filière ou l'espace entre les filières convexes et concaves. Cela aboutit à la formation de la forme de pièce souhaitée.
Le terme « extrusion à froid » englobe une gamme de processus de formage, y compris l'extrusion à froid elle-même, le refoulement, l'estampage, le poinçonnage fin, la rétreint, la finition et l'étirage amincissant. Dans la plupart des applications, l'extrusion à froid constitue le processus de formage principal, souvent complété par un ou plusieurs processus auxiliaires pour produire une pièce finie de haute qualité.
L'extrusion à froid est une méthode avancée dans la transformation du métal et du plastique et remplace de plus en plus les techniques traditionnelles telles que le moulage, le forgeage, l'étirage et la découpe. Actuellement, ce procédé peut être appliqué à des métaux tels que le plomb, l'étain, l'aluminium, le cuivre, le zinc et leurs alliages, ainsi qu'à l'acier à faible teneur en carbone, à l'acier à teneur moyenne en carbone, à l'acier à outils, à l'acier faiblement allié et à l'acier inoxydable. Depuis les années 1980, le procédé d'extrusion à froid a été utilisé efficacement dans la fabrication de coques en alliage d'aluminium pour connecteurs circulaires et est depuis devenu une technique bien établie.
02 Principes, caractéristiques et processus du processus d'extrusion à froid
2.1 Principes de l'extrusion à froid
La presse et la matrice collaborent pour appliquer une force sur le métal déformé, créant un état de contrainte de compression tridimensionnelle dans la zone de déformation primaire, ce qui permet au métal déformé de subir un écoulement plastique d'une manière prédéterminée.
L'effet de la contrainte de compression tridimensionnelle est le suivant.
1) La contrainte de compression tridimensionnelle peut empêcher efficacement le mouvement relatif entre les cristaux, améliorant ainsi considérablement la déformation plastique des métaux.
2) Ce type de contrainte peut contribuer à rendre les métaux déformés plus denses et à réparer efficacement diverses microfissures et défauts structurels.
3) La contrainte de compression tridimensionnelle peut empêcher la formation de concentrations de contraintes, réduisant ainsi les dommages causés par les impuretés présentes dans le métal.
4) De plus, il peut contrecarrer considérablement la contrainte de traction supplémentaire causée par une déformation inégale, minimisant ainsi les dommages dus à cette contrainte de traction.
Au cours du processus d’extrusion à froid, le métal déformé s’écoule dans une direction spécifiée. Cela provoque l'écrasement des grains plus gros, tandis que les grains restants et les matériaux intergranulaires s'allongent dans la direction de la déformation. En conséquence, les grains individuels et les joints de grains deviennent difficiles à distinguer et apparaissent sous la forme de bandes fibreuses, ce que l'on appelle une structure fibreuse. La formation de cette structure fibreuse augmente la résistance à la déformation du métal et confère des propriétés mécaniques directionnelles aux pièces extrudées à froid.
De plus, l’orientation du réseau dans la direction d’écoulement du métal passe d’un état désordonné à un état ordonné, améliorant ainsi la résistance du composant et conduisant à des propriétés mécaniques anisotropes dans le métal déformé. Tout au long du processus de formage, différentes parties du composant subissent différents degrés de déformation. Cette variation entraîne des différences dans l’écrouissage, ce qui entraîne à son tour des différences distinctes dans les propriétés mécaniques et la répartition de la dureté.
2.2 Caractéristiques de l'extrusion à froid
Le procédé d'extrusion à froid présente les caractéristiques suivantes.
1) L’extrusion à froid est un processus de formage quasi net qui peut aider à économiser les matières premières.
2) Cette méthode fonctionne à température ambiante, présente un temps de traitement court pour les pièces uniques, offre une efficacité élevée et est facile à automatiser.
3) Il garantit l’exactitude des dimensions clés et maintient la qualité de surface des pièces importantes.
4) Les propriétés matérielles du métal déformé sont améliorées grâce à l'écrouissage à froid et à la création de lignes de fibres complètes.
2.3 Flux du processus d'extrusion à froid
L'équipement principal utilisé dans le processus d'extrusion à froid comprend une machine de formage par extrusion à froid, une filière de formage et un four de traitement thermique. Les principaux procédés sont la fabrication d'ébauches et le formage.
(1) Fabrication de flans :La barre est façonnée selon l'ébauche requise par sciage, refoulement etestampage de tôle, puis il est recuit pour préparer le formage ultérieur par extrusion à froid.
(2) Formation :L'ébauche en alliage d'aluminium recuit est positionnée dans la cavité du moule. Sous l'action combinée de la presse de formage et du moule, l'ébauche en alliage d'aluminium entre dans un état d'élasticité et s'écoule doucement dans l'espace désigné de la cavité du moule, lui permettant de prendre la forme souhaitée. Cependant, la résistance de la pièce formée peut ne pas atteindre des niveaux optimaux. Si une résistance plus élevée est requise, des traitements supplémentaires, tels qu'un traitement thermique en solution solide et un vieillissement (en particulier pour les alliages pouvant être renforcés par un traitement thermique), sont nécessaires.
Lors de la détermination de la méthode de formage et du nombre de passes de formage, il est important de prendre en compte la complexité de la pièce et les références établies pour le traitement supplémentaire. Le flux de processus pour le boîtier de fiche et de prise de la série J599 comprend les étapes suivantes : découpe → tournage grossier des deux côtés → recuit → lubrification → extrusion → trempe → tournage et fraisage → ébavurage. La figure 1 illustre le flux de processus pour la coque avec bride, tandis que la figure 2 représente le flux de processus pour la coque sans bride.
03 Phénomènes typiques du formage par extrusion à froid
(1) L'écrouissage est le processus par lequel la résistance et la dureté d'un métal déformé augmentent tandis que sa plasticité diminue tant que la déformation se produit en dessous de la température de recristallisation. Cela signifie qu’à mesure que le niveau de déformation augmente, le métal devient plus résistant et plus dur mais moins malléable. L'écrouissage est une méthode efficace pour renforcer divers métaux, tels que les alliages d'aluminium antirouille et l'acier inoxydable austénitique.
(2) Effet thermique : Dans le processus de formage par extrusion à froid, la majeure partie de l’énergie utilisée pour le travail de déformation est convertie en chaleur. Dans les zones présentant des déformations importantes, les températures peuvent atteindre entre 200 et 300°C, notamment lors de productions rapides et continues, où l'augmentation de la température est encore plus prononcée. Ces effets thermiques influencent considérablement le flux des lubrifiants et des métaux déformés.
(3) Au cours du processus de formage par extrusion à froid, il existe deux principaux types de contraintes dans le métal déformé : les contraintes de base et les contraintes supplémentaires.
04 Exigences du processus pour l'extrusion à froid
Compte tenu des problèmes présents dans le processus de production d'extrusion à froid des coques de connecteurs en alliage d'aluminium 6061, des exigences spécifiques sont établies concernant sa structure, ses matières premières et autres.processus de tourpropriétés.
4.1 Exigences relatives à la largeur de la rainure arrière de la rainure de clavette du trou intérieur
La largeur de la rainure arrière dans la rainure de clavette du trou intérieur doit être d'au moins 2,5 mm. Si des contraintes structurelles limitent cette largeur, la largeur minimale acceptable doit être supérieure à 2 mm. La figure 3 illustre la comparaison de la rainure en retrait dans la rainure de clavette du trou intérieur de la coque avant et après l'amélioration. La figure 4 montre la comparaison de la rainure avant et après l'amélioration, en particulier lorsqu'elle est limitée par des considérations structurelles.
4.2 Exigences de longueur et de forme d'une clé unique pour le trou intérieur
Incorporez une rainure de coupe arrière ou un chanfrein dans le trou intérieur de la coque. La figure 5 illustre la comparaison du trou intérieur de la coque avant et après l'ajout de la rainure de coupe arrière, tandis que la figure 6 montre la comparaison du trou intérieur de la coque avant et après l'ajout du chanfrein.
4.3 Exigences inférieures de la rainure borgne du trou intérieur
Des chanfreins ou des contre-dépouilles sont ajoutés aux rainures borgnes des trous intérieurs. La figure 7 illustre la comparaison d'une rainure borgne de trou intérieur d'une coque rectangulaire avant et après l'ajout du chanfrein.
4.4 Exigences relatives au bas de la clé cylindrique extérieure
Une rainure en relief a été incorporée au fond de la clé cylindrique externe du boîtier. La comparaison avant et après l'ajout de la rainure en relief est illustrée sur la figure 8.
4.5 Exigences en matières premières
La structure cristalline de la matière première affecte considérablement la qualité de surface obtenue après extrusion à froid. Pour garantir le respect des normes de qualité de surface, il est essentiel d'établir des exigences de contrôle de la structure cristalline de la matière première. Plus précisément, la dimension maximale autorisée des anneaux de cristaux grossiers sur un côté de la matière première doit être ≤ 1 mm.
4.6 Exigences relatives au rapport profondeur/diamètre du trou
Le rapport profondeur/diamètre du trou doit être ≤3.
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Heure de publication : 03 décembre 2024