Холодные формовочные станки: как они формируют проволоку при комнатной температуре

Что такое холодный формовочный станок?

Холодный формовочный станок (cold forming machine), также называемый холодным рулонно-формовочным станком (cold roll forming machine), предназначен для холодной ковки и деформации намотанной проволоки под высоким давлением, работающей при комнатной температуре. Намотанная проволока режется на заданную длину и передается в зону оснастки, последовательно проходя через серию матриц (dies). Холодный формовочный станок также известен как холодноковковый станок (cold forging machine) или пресс для холодной ковки (cold forging press).

Материалы для формовки и деформации варьируются по диаметрам и длинам. Общие холодные формовочные станки имеют длину материала от 2 мм до 30 см и более. Доступны для намотанной проволоки диаметром 0,2–5 см. С разными инструментами и матрицами для форм металлов можно выбирать только срез небольших объемов пробиванием или подрезкой.

Как работает холодный формовочный станок?

Когда заготовки позиционированы правильно, холодный формовочный станок начинает давить верхними формовочными матрицами, нижними матрицами или формовочными пластинами на металлические детали с высоким давлением. Затем металлические материалы выдавливаются для создания первичной формы и завершают последующую формовку через серию инструментов, сохраняя обработанную форму после извлечения из станка.

В процессе холодной формовки металлические материалы доводятся до эластичного предела, но не выше предела прочности на разрыв, иначе металлы треснут. Холодный формовочный станок обычно горизонтальный, весь процесс при комнатной температуре — главное отличие от горячих/теплых формовочных процессов.

Выдавливание, гибание, вытягивание и срезание — разные формовочные техники в холодных формовочных станках, проще и экономичнее, чем в горячих станках.

Типы подавателей и конвейеров также варьируются, выбор зависит от использования и типов металлов. Холодные формовочные станки популярны во многих отраслях, широко применяются для производства автомобильных или машинных компонентов.

Зачем использовать холодную формовку?

Холодная формовка — самый распространенный метод для лучшей чистоты поверхности, лучшего контроля размеров и меньших затрат за счет исключения нагрева и чистых процессов. В отличие от других режущих процессов, также целящихся в формовке деталей, в холодной формовке не создается стружка.

По определению, холодная формовка — прессование и формовка материалов без непрерывного нагрева и работы при высокой температуре, также не требует нагрева начального заготовки (slug). «Холодная» и «без нагрева» не включают отжиг (annealing) — термическую обработку для повышения вязкости и снятия твердости металлов. Отжиг обычно на промежуточных стадиях холодной формовки.

По сравнению с горячей/теплой формовкой, холодная дает лучшую размерную точность. Также в холодных станках не создаются нагар и стружка. Это исключает или минимизирует загрязнения. Без стружки холодная формовка также снижает отходы с инструментами близких к чистому 형상 (near-net shape). Экономия сырья — огромное преимущество, особенно при больших объемах холодноформированных деталей или обработке дорогих металлов: золото, никель, медь, тантал, палладий.

Вес сырья обычно ограничен максимумом 22 кг. В общих холодных станках материалы весят менее 5 кг. Подходящие металлы: легированные стали, углеродистые стали, алюминий, латунь, медь, свинец, никелевые стали, бронза, драгметаллы.

Другое преимущество — процесс не только экономит материал, но и значительно сокращает рабочее время. Производственный цикл холодной формовки намного быстрее, особенно на многостаночных линиях. Эти особенности и преимущества делают холодные формовочные станки популярными.

Недостатки холодных формовочных станков

Хотя холодная формовка дает много преимуществ, процесс менее подходит для формовки пластиков из-за особенностей пластических потоков — оператору могут потребоваться более высокие давления. Требования более твердых матриц и более тяжелых станков делают холодную формовку подходящей только для массового производства относительно простых форм. Если нужны кастомизированные профили, достижимые уровни формовки ограничены по сравнению с другими методами обработки.

Еще один недостаток — эластичная обратная пружина (spring back) после обработки и извлечения заготовок. Металлы с низкой вязкостью менее подходят для холодной деформации металлов.