Proses Penempaan Penting untuk Sambungan Universal

RINGKASAN

Proses penempaan untuk sendi universal adalah kaedah pengeluaran yang canggih yang membentuk aloi keluli berkualiti tinggi di bawah tekanan ekstrem untuk menghasilkan komponen yang kukuh dan tahan lama. Teknik utama termasuk penempaan panas, di mana logam dipanaskan melebihi suhu rekristalisasi untuk memudahkan pembentukan, dan penempaan sejuk untuk ketepatan yang lebih tinggi. Proses ini menggunakan acuan bertekanan tinggi dan acuan khas untuk membentuk komponen utama seperti yokes dan crosses, memastikan kekuatan unggul dan struktur bijirin yang berterusan, yang penting untuk aplikasi berkekuatan tinggi.

Memahami Sendi Universal dan Kelebihan Penempaan

Sambungan universal, selalunya dipanggil sambungan-U, adalah sambungan mekanikal penting yang menghubungkan aci putaran, membolehkan mereka menghantar torka dan pergerakan walaupun berada pada sudut antara satu sama lain. Kelenturan ini amat penting dalam pelbagai aplikasi, daripada aci pemacu kenderaan dan sistem stereng hingga kepada jentera industri dan pertanian. Sambungan ini biasanya terdiri daripada dua yoke yang disambungkan oleh komponen berbentuk palang silang, atau labah-labah, yang memuatkan galas untuk memudahkan putaran yang lancar.

Pengecoran adalah kaedah pengeluaran yang dipilih untuk komponen-komponen ini disebabkan kekuatan luar biasa yang diberikannya. Berbeza dengan pengecoran atau pemesinan daripada bahan pepejal, penempaan membentuk logam melalui perubahan bentuk yang terkawal, menyelaraskan struktur butiran dalaman bahan dengan bentuk akhir komponen tersebut. Ini mencipta aliran butiran berterusan yang mengikut kontur yoke dan palang silang, menghasilkan kekuatan tegangan, rintangan kelesuan, dan ketahanan hentaman yang luar biasa. Integriti struktur sebegini adalah sangat penting bagi komponen yang perlu menahan beban yang berterusan, kompleks, dan berubah-ubah sepanjang hayat perkhidmatannya.

Pemilihan bahan untuk sambungan universal ditentukan oleh keadaan yang mencabar ini. Keluli aloi berkualiti tinggi merupakan pilihan piawaian kerana kekuatan, ketahanan dan rintangan haus yang sangat baik. Sebagai contoh, keluli karbon sederhana seperti keluli 45 biasanya digunakan untuk komponen seperti garpu sambungan universal. Dalam sesetengah aplikasi khusus, terutamanya yang memerlukan rintangan kakisan yang tinggi, aloi keluli tahan karat boleh digunakan, dan permukaan boleh dilapisi untuk mengurangkan geseran dan mencegah kelekatan.

Teknik Pengekakan Teras: Pengekakan Panas berbanding Pengekakan Sejuk

Pembuatan sambungan universal terutamanya bergantung kepada dua teknik pengekakan utama: pengekakan panas dan pengekakan sejuk. Pemilihan antara keduanya bergantung kepada komponen tertentu, sifat bahan yang diperlukan, dan jumlah pengeluaran. Setiap kaedah menawarkan satu set kelebihan dan kekurangan yang berbeza dari segi ketepatan, kekuatan, dan kos.

Pencetakan panas adalah kaedah yang paling biasa untuk menghasilkan komponen sambungan universal seperti palang silang. Dalam proses ini, bahan keluli dipanaskan hingga suhu melebihi takat rekristalisasi. Haba melampau ini menjadikan logam mudah dibentuk dan plastik, membolehkannya dibentuk dengan tekanan yang lebih rendah daripada acuan penempaan atau penukul. Manfaat utama penempaan panas ialah keupayaannya untuk mencipta geometri 3D yang kompleks dan perubahan bentuk besar dengan mudah, menjadikannya sesuai untuk bentuk rumit palang sambungan-U. Ia juga memperhalus struktur butiran logam, menghapuskan keliangan dan meningkatkan ketahanannya.

Penyusunan Dingin , sebaliknya, dilakukan pada atau berhampiran suhu bilik. Proses ini memerlukan tekanan yang jauh lebih tinggi untuk membentuk logam tetapi menawarkan ketepatan dimensi yang lebih baik, kemasan permukaan yang lebih halus, dan peningkatan kekuatan melalui fenomena yang dikenali sebagai pengerasan kerja. Walaupun kurang biasa digunakan untuk pembentukan awal bahagian kompleks seperti palang silang, tempa sejuk boleh digunakan untuk sesetengah komponen atau sebagai proses penyelesaian kedua untuk mencapai had ketelusan yang ketat tanpa memerlukan pemesinan yang luas.

Berikut adalah perbandingan antara dua kaedah utama:

Proses Pembuatan Langkah Demi Langkah

Penciptaan sendi universal melalui penempaan adalah proses berbilang peringkat yang mengubah bar keluli biasa menjadi komponen mekanikal berprestasi tinggi. Setiap langkah dikawal dengan teliti untuk memastikan produk akhir memenuhi piawaian kualiti dan ketahanan yang ketat. Walaupun butiran tertentu boleh berbeza, alur kerja umumnya mengikuti laluan yang jelas dan berperingkat.

1. Penyediaan Bahan dan Pemotongan: Proses bermula dengan pemilihan bar aloi keluli berkualiti tinggi. Bar ini diperiksa dari segi kualiti dan kemudian dipotong kepada panjang yang tepat, dikenali sebagai billet atau slug. Berat dan isi padu setiap billet dikira untuk memastikan jumlah bahan mencukupi bagi mengisi rongga acuan, dengan meminimumkan sisa (dikenali sebagai kilauan).
2. Pemanasan (untuk Penempaan Panas): Bilangan yang dipotong diangkut ke dalam relau, biasanya relau induksi, di mana ia dipanaskan hingga suhu penempaan yang optimum. Bagi keluli, suhu ini biasanya berada antara 1100°C dan 1250°C. Langkah ini adalah kritikal untuk menjadikan logam cukup mulur agar dapat dibentuk di bawah tekanan.
3. Penempaan dan Pembentukan: Bilangan yang telah dipanaskan diletakkan dengan cepat ke dalam separuh bawah set acuan yang direka khusus di dalam alat penempa berkapasiti tinggi. Alat penempa kemudian mengenakan tekanan yang sangat besar, memaksa logam plastik mengalir dan mengisi rongga acuan, yang dibentuk seperti komponen yang diingini (contohnya, yoke atau palang silang). Ini sering kali merupakan proses berbilang peringkat, yang melibatkan peringkat pra-penempaan untuk membentuk sebahagian besar komponen dan peringkat penempaan akhir untuk mencapai bentuk akhir serta butiran halus.
4. Pemotongan: Selepas penempaan, bahagian tersebut mempunyai garis nipis bahan berlebihan di tepinya di mana kedua-dua belah acuan bertemu. Bahan berlebihan ini, yang dikenali sebagai kilap, dibuang menggunakan alat pemotong. Kilap ini kemudian dikitar semula.
5. Penjagaan Haba: Untuk mencapai sifat mekanikal akhir yang diingini, komponen tempa mengalami rawatan haba. Seperti yang dinyatakan oleh HYB Universal Joint , ini melibatkan proses seperti pencaman (penyejukan pantas) untuk mengeraskan keluli dan pemanasan semula (dipanaskan semula pada suhu yang lebih rendah) untuk meningkatkan ketahanan dan mengurangkan kegetasan. Sesetengah bahagian juga mungkin mengalami karburisasi untuk menghasilkan permukaan yang keras dan tahan haus.
6. Penyempurnaan dan Pemesinan: Walaupun penempaan menghasilkan bentuk hampir akhir, pemesinan presisi diperlukan untuk mencapai had toleransi yang ketat bagi permukaan galas dan titik sambungan. Operasi seperti penggerudian, penggilapan, dan pelarikan dilakukan menggunakan mesin CNC untuk memastikan kecocokan sempurna dan operasi yang lancar.
7. Pemasangan dan Kawalan Kualiti: Akhir sekali, komponen individu—yokes, palang silang, dan galas—dipasang. Sepanjang keseluruhan proses, semakan kawalan kualiti yang ketat dijalankan, termasuk pemeriksaan dimensi dan ujian ketahanan, untuk memastikan setiap sendi sejagat memenuhi spesifikasi prestasi.

Komponen Tempa Khusus: Yokes dan Crosses

Komponen utama sambungan universal, iaitu yoke dan cross, mempunyai geometri yang berbeza yang memerlukan rekabentuk acuan tempa khusus dan pertimbangan proses. Mengoptimumkan proses ini adalah kunci untuk meningkatkan penggunaan bahan, memperpanjang jangka hayat acuan, dan memastikan integriti struktur komponen akhir.

Menempa Yoke Sambungan Universal

Cangkuk sambungan universal, atau yoke, merupakan tempaan berbentuk cangkuk yang khas dengan variasi ketara dalam taburan logamnya. Bentuknya yang kompleks, dengan rusuk sempit dan tinggi, menjadikannya sukar ditempa secara efisien. Kaedah tradisional boleh menyebabkan aliran bahan yang kurang baik, menghasilkan kilap berlebihan di sesetengah kawasan dan isi padu yang tidak lengkap di kawasan lain. Ini bukan sahaja membazirkan bahan, tetapi juga menyebabkan haus acuan yang cepat dan memerlukan tekanan penempaan yang lebih tinggi.

Untuk mengatasi cabaran-cabaran ini, teknik lanjutan seperti proses pra-tempa separuh tertutup telah dibangunkan. Seperti yang diterangkan dalam analisis oleh Xinlong Machinery , ini melibatkan rekabentuk semula struktur acuan untuk mengawal aliran logam dengan lebih baik, memaksanya masuk ke rongga yang diperlukan dan bukannya keluar ke palam kilat. Dengan mengoptimumkan bentuk pra-tempa dan susunan acuan, pengilang boleh meningkatkan penggunaan bahan daripada kira-kira 61.5% kepada 75% atau lebih, mengurangkan beban penempaan akhir secara ketara, dan melipatgandakan lebih dari dua kali ganda jangka hayat acuan tersebut.

Bagi syarikat yang mencari komponen automotif yang kukuh dan boleh dipercayai, perkhidmatan penempaan khusus adalah penting. Sebagai contoh, bagi komponen automotif yang kukuh dan boleh dipercayai, layari perkhidmatan penempaan khusus daripada Shaoyi Metal Technology . Mereka pakar dalam penempaan panas berkualiti tinggi yang bersijil IATF16949 untuk industri automotif, menawarkan segala-galanya daripada prototaip cepat untuk kelompok kecil hingga pengeluaran besar-besaran. Pakar mereka dalam pembuatan acuan dalaman memastikan ketepatan dan kecekapan untuk komponen kompleks seperti yoke sendi sejagat.

Menempa Acuan Silang

Poros silang, juga dikenali sebagai spider, adalah komponen utama yang menghubungkan dua yoke. Geometrinya yang berbentuk empat cabang merupakan contoh klasik bahagian 3D kompleks yang sangat sesuai untuk tempaan panas acuan tertutup. Proses ini mesti memastikan aliran biji-bijian berterusan dari tengah ke setiap satu daripada empat trunnion (atau penunjuk journal). Ini adalah penting untuk menahan daya kilasan dan lenturan yang dialaminya semasa operasi.

Proses penempaan bagi poros silang U-joint melibatkan penekanan billet keluli yang dipanaskan di dalam acuan yang memaksa bahan mengalir keluar ke arah empat lengan berbentuk silang. Reka bentuk preform dan acuan adalah sangat penting untuk memastikan acuan diisi sepenuhnya tanpa sebarang kecacatan. Selepas penempaan, poros silang menjalani rawatan haba, seperti karburisasi, untuk menghasilkan permukaan yang sangat keras dan tahan haus pada bahagian trunnion di mana bearing jarum akan diletakkan, sambil mengekalkan teras yang lebih kuat dan lebih mulur untuk menyerap beban hentakan.

Soalan Lazim

1. Apakah 4 jenis proses penempaan?

   Terdapat empat jenis utama proses penempaan yang digunakan untuk membentuk logam. Ini termasuk penempaan acuan kesan (atau penempaan acuan tertutup), di mana logam ditekan antara dua acuan yang mengandungi bentuk yang tepat; penempaan acuan terbuka, di mana logam dibentuk antara acuan rata tanpa melengkapinya; penempaan sejuk, yang dilakukan pada suhu bilik untuk ketepatan; dan penempaan gelang gulung tanpa kelim, yang digunakan untuk mencipta komponen berbentuk gelang.

2. Daripada apakah sendi universal diperbuat?

   Sendi universal biasanya diperbuat daripada aloi keluli berkekuatan tinggi yang boleh dirawat haba untuk menahan kilas tinggi dan kehausan. Bahan yang biasa digunakan termasuk keluli karbon seperti keluli 45 dan pelbagai jenis keluli aloi. Untuk aplikasi yang memerlukan rintangan kakisan tinggi, seperti dalam persekitaran marin atau lepas pantai, komponen mungkin diperbuat daripada keluli tahan karat, seperti gred 316L. Salutan seperti PTFE juga boleh digunakan untuk mengurangkan geseran.

3. Apakah proses penempaan palang?

   Penempaan silang adalah proses awal pengerjaan bahan tempa dalam satah-satah yang berselang-seli untuk menghasilkan sifat mekanikal. Bagi palang sendi universal, proses acuan tertutup digunakan di mana billet yang dipanaskan dimampatkan, memaksa logam mengalir keluar ke dalam empat rongga acuan. Bagi palang sendi universal, ini melibatkan penggunaan proses acuan tertutup di mana billet yang dipanaskan dimampatkan, memaksa logam mengalir keluar ke dalam empat rongga acuan yang membentuk lengan-lengan palang silang tersebut. Proses ini direka bentuk untuk memastikan rongga acuan diisi sepenuhnya sambil meminimumkan bahan buangan (kilap).