Seadke populaarteadust

Sepistamine viitab sepistamismasinate kasutamisele metalltoorikule surve avaldamiseks, et soodustada plastset deformatsiooni, et saavutada teatud mehaanilised omadused, konkreetne kuju ja suurus sepistamisel. See on üks kahest sepistamise põhikomponendist (sh sepistamine ja stantsimine). Sepistamise abil saab kõrvaldada defekte, näiteks metalli sulamist, ja optimeerida mikrostruktuuri. Samal ajal, kuna säilib täielik metalli voolujoon, on sepistatud detaili mehaanilised omadused tavaliselt paremad kui samast materjalist valatud detailidel. Asjakohastes masinates kasutatakse oluliste osade jaoks, millel on suur koormus ja ranged töötingimused, välja arvatud suhteliselt lihtsa kujuga osad, mille puhul saab kasutada valtsitud plaati, profiili või keevitusdetaile, enamasti sepistatud tooteid.

1. Deformatsioonitemperatuur

Terase algne ümberkristalliseerumistemperatuur on umbes 727 ℃, kuid üldiselt kasutatakse piirväärtusena 800 ℃. Üle 800 ℃ nimetatakse kuumsepistamiseks. Temperatuurivahemikus 300–800 ℃ nimetatakse soojaks sepistamiseks või poolkuumaks sepistamiseks. Toatemperatuuril sepistamist nimetatakse külmsepistamiseks. Enamikus tööstusharudes kasutatakse sepiseid kuumsepistamiseks ning sooja ja külmsepistamist kasutatakse peamiselt autode, üldmasinate ja muude osade sepistamiseks. Soe ja külmsepistamine aitavad materjali tõhusalt kokku hoida.

2. Sepise kategooria

Nagu eespool mainitud, saab sepistamistemperatuuri järgi jagada kuumsepistamiseks, soojasepistamiseks ja külmsepistamiseks. Vormimismehhanismi järgi saab sepistamise jagada vabasepistamiseks, stantssepistamiseks, lihvrõngassepistamiseks ja erisepistamiseks.

1) Vaba sepistamine

Viitab töötlemismeetodile, kus tooriku deformeerimiseks ja sepistatud detailide vajaliku geomeetria ja sisemise kvaliteedi saavutamiseks kasutatakse lihtsaid universaalseid tööriistu või rakendatakse otse välist jõudu sepistatud seadme ülemise ja alumise alasi vahel olevale toorikule. Vabasepistamise meetodil valmistatud sepistatud tooteid nimetatakse vabasepisteks. Vabasepistamine põhineb peamiselt sepistete tootmisel väikeste partiidena, kasutades sepistatud haamrit, hüdraulilist pressi ja muid sepistatud seadmeid tooriku vormimiseks ja töötlemiseks ning kvalifitseeritud sepiste saamiseks. Vabasepistamise põhiprotsessid hõlmavad painutamist, pikendamist, stantsimist, lõikamist, painutamist, keeramist, nihutamist ja sepistamist. Vabasepistamine toimub kuumsepistamise meetodil.

2) Vormi sepistamine

Vormstantsimine jaguneb avatud ja suletud stantsstantsimiseks. Sepistatud detailide saamiseks surutakse metalltoorik sepistamiskambris kokku ja deformeeritakse teatud kujuga. Stantsimist kasutatakse üldiselt väikese kaaluga ja suurte partiide tootmiseks. Vormstantsimist saab jagada kuumstantsimiseks, soojaks sepistamiseks ja külmstantsimiseks. Soe ja külmstantsimine on stantsstantsimise tulevased arengusuunad ja esindavad ka sepistamistehnoloogia taset.

Materjali järgi saab stantsimistöötlemise jagada ka musta metalli stantsimistöötlemiseks, värviliste metallide stantsimistöötlemiseks ja pulbertoodete vormimiseks. Nagu nimigi ütleb, on materjalid mustmetallid, näiteks Süsinikterasestl, värvilised metallid, näiteks vask ja alumiinium, ning pulbermetallurgia materjalid.

Ekstrusiooni tuleks seostada stantsimisvormimisega ning seda saab jagada raskmetallide ekstrusiooniks ja kergmetallide ekstrusiooniks.

Suletud stantsimisvorm ja suletud peaga sepistamine kuuluvad kahte edasijõudnud stantsimismeetodisse. Lendava serva puudumise tõttu on materjali kasutusmäär kõrge. Keeruliste sepiste viimistlemine võib toimuda ühe või mitme protsessina. Lendava serva puudumisel väheneb sepiste pingeala ja ka vajalik koormus. Siiski tuleb märkida, et toorikut ei tohiks täielikult piirata, seega tuleks tooriku mahtu rangelt kontrollida, sepistamisvormi suhtelist asendit ja sepiste mõõte ning püüda vähendada sepistamisvormi kulumist.

3) Jõua ringini

Rõngasfreesimine viitab erineva läbimõõduga rõngasdetailide tootmisele spetsiaalse rõngasfreesimismasina abil, mida kasutatakse ka rattaosade, näiteks autorataste ja rongirataste tootmiseks.

4) Spetsiaalne sepistamine

Spetsiaalse sepistamise hulka kuuluvad rullstantsimine, kiilukujuliselt valtsimine, radiaalne sepistamine, vedelstantsimine ja muud sepistamismeetodid, mis sobivad paremini teatud erikujuliste osade tootmiseks. Näiteks rullstantsimist saab kasutada tõhusa eelvormimisprotsessina, et oluliselt vähendada järgnevat vormimisrõhku; kiilukujuliselt valtsimise abil saab toota teraskuule, veovõlli ja radiaalse sepistamise abil saab toota suuri sepiseid, näiteks relvatoru ja astmevõlli.

5) Sepistamine hallituse

Sepisvormi liikumisviisi järgi saab sepistamise jagada kiikvaltsimiseks, kiikpöördsepistamiseks, rullsepistamiseks, kiilvaltsimiseks, rullrõngasvaltsimiseks ja kaldvaltsimiseks. Rullvaltsimist, kiikpöördsepistamist ja rullrõngassepistamist saab töödelda ka peensepistamise teel. Materjalide kasutusmäära parandamiseks saab rullsepistamist ja põikvaltsimist kasutada õhukeste materjalide esmase töötlemise protsessina. Pöördsepistamisel, nagu ka vabasepistamisel, on eeliseks see, et võrreldes sepise suurusega saab seda vormida väikese sepistamisjõuga. Vabasepistamise meetodid hõlmavad materjalide töötlemist vormi pinnalt vabale pinnale, mistõttu on täpsuse tagamine keeruline. Seega saab arvuti abil juhtida sepistamisvormi liikumissuunda ja pöördsepistamise protsessi keeruka kuju ja suure täpsusega toodete, näiteks tootmissortide ja auruturbiinilabade sepistete valmistamiseks väikese sepistamisjõuga.

Sepistamise seadme vormi liikumine ei ole kooskõlas vabadusastmega. Surnud punkti deformatsioonipiirangu omaduste järgi saab sepistamise seadme jagada neljaks vormiks:

Sepistamise jõu piiramine: õlirõhk juhib otse libisevat õlipressi.

Kvaasikäigu piirrežiim: õlipress paneb tööle väntvõlli mehhanismi õlipressi.

Löögipiirang: mehaaniline press, mis juhib liugurit väntvõlli, ühendusvarda ja kiilumehhanismi abil.

Energia piiramise režiim: spiraal- ja hõõrdpressi kruvimehhanismi kasutamine.

Suure täpsuse saavutamiseks tuleks pöörata tähelepanu ülekoormuse vältimisele alumises surnud punktis ning kontrollida kiirust ja matriitsi asendit. Need mõjutavad sepistamise tolerantsi, kuju täpsust ja sepistamise matriitsi eluiga. Lisaks tuleks täpsuse säilitamiseks pöörata tähelepanu ka liuguri juhtrööpa kliirensi reguleerimisele, jäikuse tagamisele, surnud punkti reguleerimisele ning tugiülekandeseadme kasutamisele ja muudele meetmetele.

Samuti on liuguritel vertikaalne ja horisontaalne liikumine (õhukeste detailide sepistamiseks, määrimiseks ja jahutamiseks ning detailide sepistamise kiireks tootmiseks), kompensatsiooniseadme kasutamine võib suurendada liikumist teistes suundades. Ülaltoodud meetodid on erinevad, vajalik sepistamisjõud, protsess, materjali kasutamine, saagis, suuruse tolerants ja määrimiseks ja jahutamiseks mõeldud meetodid on erinevad ning need tegurid mõjutavad ka automatiseerimise taset.

3. Sepistatud materjalid

Sepismaterjalid on peamiselt süsinikteras ja mitmesuguste komponentide legeerteras, millele järgnevad alumiinium, magneesium, vask, titaan ja nende sulamid. Materjali algolek on varrasmaterjal, valuplokk, metallpulber ja vedel metall. Metalli ristlõikepindala suhet enne deformatsiooni ja pärast deformatsiooni nimetatakse sepistamissuhteks. Sepissuhte õige valik, mõistlik kuumutustemperatuur ja isolatsiooniaeg, mõistlik sepistamise algustemperatuur ja lõplik sepistamistemperatuur, mõistlik deformatsioon ja deformatsioonikiirus parandavad oluliselt toote kvaliteeti ja vähendavad kulusid.

Üldiselt on väikese ja keskmise suurusega sepised ümmargused või kandilised vardad toorikuna. Varda materjali terastruktuur ja mehaanilised omadused on ühtlased, kuju ja suurus on täpne, pinnakvaliteet on hea ja masstootmine on lihtne korraldada. Kui kuumutustemperatuuri ja deformatsioonitingimusi mõistlikult kontrollitakse, saab suurepärase jõudlusega sepiseid sepistada ilma suurema deformatsioonita.

Valang ainult suurte sepiste jaoks. Valang on valatud materjal, millel on suuremad sammaskristallid ja lahtine keskosa. Seetõttu on vaja silindrilised kristallid peeneks purustada ja seejärel lahtiselt tihendada, et saavutada peen metallistruktuur ja mehaanilised omadused.

Pressitud ja põletatud pulbermetallurgiatehase eelvalmistatud toorikut saab sepistada ilma külgmise stantsita kuumas olekus. Sepispulbri tihedus on lähedane tavalise sepise tihedusele, heade mehaaniliste omaduste ja suure täpsusega, mis vähendab hilisemat töötlemist. Pulbersepised on hästi organiseeritud, ei eraldata ja neid saab kasutada selliste toorikute valmistamiseks nagu väikesed hammasrattad. Kuid pulbri hind on palju kõrgem kui tavalise varda hind ja selle kasutamine tootmises on teatud määral piiratud.

Vormikambrisse valatud vedelale metallile rakendatakse staatilist rõhku, et see tahkuks, kristalliseeruks, voolaks, plastiliselt deformeeruks ja rõhu all vormiks, saavutades seeläbi soovitud kuju ja omadused. Vedela metalli stantsimismeetod on survevalu ja stantsimismeetodi vahepealne vormimismeetod. See sobib eriti hästi keerukate õhukeseinaliste osade jaoks, mida on üldise stantsimismeetodiga raske vormida.

Lisaks tavapärastele materjalidele, nagu mitmesugused süsinikterasest ja legeerterasest komponendid, järgnevad alumiinium, magneesium, vask, titaan ja selle sulamid, rauapõhised kõrgtemperatuurilised sulamid, niklipõhised kõrgtemperatuurilised sulamid ja koobaltipõhised kõrgtemperatuurilised sulamid, mida deformeeritakse sepistamise või valtsimise teel. Kuid nende sulamite plastilise pindala tõttu on neil suhteliselt väike sepistamisraskus, mistõttu on sepistamine suhteliselt keeruline. Erinevatele materjalidele on seatud ranged nõuded kuumutustemperatuurile, sepistamistemperatuurile ja lõplikule sepistamistemperatuurile.

4. Protsessi voog

Erinevatel sepistamismeetoditel on erinevad protsessid, millest kuumstantsimisprotsess on kõige pikem, üldine järjekord on järgmine: sepistooriku etteandmine; sepistamise kuumutamine; rullsepistamise ettevalmistamine; stantsimisstants; lõikeserv; stantsimine; korrigeerimine; vahekontroll, sepiste suuruse ja pinnadefektide kontrollimine; sepistete kuumtöötlus sepistamispingete kõrvaldamiseks ja metalli lõikamisomaduste parandamiseks; puhastamine, peamiselt pinnaoksüdatsioonikihi eemaldamiseks; korrigeerimine; kontroll, üldised sepisted läbivad välimuse ja kõvaduse kontrolli ning olulised sepisted testitakse keemilise koostise analüüsi, mehaaniliste omaduste, jääkpingete ja mittepurustava katsetamise abil.

5. Sepiste omadused

Võrreldes valanditega on metallil võimalik parandada oma struktuuri ja mehaanilisi omadusi. Pärast sepistamist ja valuvormi deformatsiooni kuumtöötlemisel deformeerub valukude metalli deformatsiooni ja rekristallisatsiooni tõttu, mis muudab algse paksu dendriidi ja sammastera peeneks, ühtlase suurusega teraks aksiaalse rekristallisatsiooni struktuuri, mis tagab algse segregatsiooni, lahtised poorid, räbu tihendamise ja keevitamise teel, tihedama struktuuri ning parandab metalli plastilisust ja mehaanilisi omadusi.
Valandite mehaanilised omadused on madalamad kui samast materjalist sepistetel. Lisaks saab sepistamise teel tagada metalli kiudude organisatsiooni järjepidevuse, nii et sepise kiudude organisatsioon ja sepise kuju, metalli voolujooneline suund, on tagatud, et osadel on head mehaanilised omadused ja pikk kasutusiga. Täppisstantsimise, külmpressimise, temperatuuripressimise ja muude protsesside abil valmistatud sepised on valanditega võrreldamatud.
Sepis on ese, mille puhul metallile avaldatakse survet, et luua soovitud kuju või tekitada sobiv survejõud. See jõud saavutatakse tavaliselt haamri või rõhu abil. Sepistamisprotsessi käigus luuakse peenosakeste struktuur ja parandatakse metalli füüsikalisi omadusi. Detailide tegelikul kasutamisel paneb õige disain osakesed voolama põhirõhu suunas. Valamine on metalli vormimise ese, mis saadakse erinevate valamismeetodite abil, nimelt sulatades vedelat metalli, valades, pressides, imedes või muudel valamismeetoditel ettevalmistatud valusse, jahutades pärast lihvimist, puhastades ja järeltöödeldes eset, andes sellele teatud kuju, suuruse ja omadused.