การขึ้นรูปเย็น

การขึ้นรูปเย็นเป็นเทคนิคการขึ้นรูปที่ใช้โดยทั่วไปในงานวิศวกรรมเครื่องจักรและโรงงาน กระบวนการนี้เป็นไปโดยอัตโนมัติบนแท่นอัดขึ้นรูปพิเศษ แท่นกดเหล่านี้มักจะทำงานร่วมกับเครื่องอื่นๆ

การขึ้นรูปเย็นตามมาตรฐาน DIN 8580 จะทำให้โลหะแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกอีกครั้ง จะทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นด้วยแรงขึ้นรูปขนาดใหญ่ (แรงอัด แรงดึง) การเสียรูปโดยไม่ได้ตั้งใจของชิ้นส่วนโลหะ เรียกว่าการเสียรูปแบบเย็น เกิดขึ้นจากอุบัติเหตุการกระแทกกับยานพาหนะหรือในการผลิตทางอุตสาหกรรม หากพารามิเตอร์ไม่ถูกต้อง อุตสาหกรรมใช้การขึ้นรูปเย็นเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุโลหะ และเพื่อให้ได้คุณสมบัติพื้นผิวที่ดีและค่าความคลาดเคลื่อนมิติต่ำ การขึ้นรูปเย็นมีวัตถุประสงค์เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของวัตถุดิบ แต่ไม่ใช่รูปร่าง เครื่องจักรที่ใช้ในการขึ้นรูปเย็น เป็นเครื่องอัดที่มีปริมาณการผลิตชิ้นส่วนสูง ซึ่งแปรรูปได้ 150 ถึง 300 ชิ้นต่อนาที

เนื่องจากการเสียรูปส่วนใหญ่มักไม่สามารถทำได้โดยขั้นตอนเดียว จึงต้องใช้ขั้นตอนหลายขั้นตอนติดต่อกัน ตัวอย่างเช่น การขึ้นรูปขดลวดเย็นจะดำเนินการบนเครื่องอัดแนวนอน ลวดทองแดงที่ป้อนจะถูกตัดให้ได้ความยาวที่ถูกต้องก่อน จากนั้นขึ้นรูปด้วยเครื่องมือเจาะรูและแม่พิมพ์จำนวนหลายชิ้น การเพิ่มความแข็งในงานจะแตกต่างกันระหว่างโลหะแผ่นและการขึ้นรูปมวลเย็น ขึ้นอยู่กับการใช้งาน กระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น รวมถึง deep drawing การรีดเย็น การดัด การกัดขอบ และการหมุน การขึ้นรูปโลหะมวลเย็น รวมถึงการดึงเย็น การตีเหล็กเย็น การรีดเย็น และการอัดรีดเย็น เป็นต้น

การขึ้นรูปเย็นเหมาะสำหรับการใช้งานในทุกสาขาที่ต้องใช้โลหะที่แข็งกว่าและมีความแข็งแรงที่มากกว่า เช่น วิศวกรรมเครื่องกล โรงงานและเครื่องมือ วิศวกรรมยานยนต์ และวิศวกรรมไฟฟ้า โลหะและโลหะผสมที่ไม่เปราะทั้งหมด ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการขึ้นรูปร้อนสามารถนำไปใช้สำหรับการขึ้นรูปเย็นได้ การขึ้นรูปเย็นจะดำเนินการที่อุณหภูมิห้องหรือหลังจากอุ่นเครื่องเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะแต่ละชนิด การขึ้นรูปอุ่นและการขึ้นรูปด้วยความร้อนแตกต่างจากการเพิ่มความแข็งในงาน ตรงที่เทคนิคการขึ้นรูปเหล่านี้ใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ การขึ้นรูปเย็นสามารถย้อนกลับได้โดยการหลอมผลึกใหม่

ในระหว่างการขึ้นรูปเย็น โครงตาข่ายผลึกจะเปลี่ยนแปลงไป ความหนาแน่นของการเคลื่อนตัวเพิ่มขึ้น อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ การเคลื่อนตัวจะเสียดสีและรบกวนกันและกัน ดังนั้นการเพิ่มความแข็งในงานมักจะตามด้วยการอบด้วยความร้อน ผู้ใช้ในอุตสาหกรรมต้องใช้แรงอัดที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของผลผลิต การใช้การขึ้นรูปเย็นจะช่วยลดความเหนียว ความสามารถในการซึมผ่านเบื้องต้น และการนำไฟฟ้าของชิ้นงาน การขึ้นรูปเย็นยังสามารถเพิ่มความสามารถในการเป็นแม่เหล็กได้อีกด้วย ผลข้างเคียงของความหนาแน่นของการเคลื่อนย้ายที่เพิ่มขึ้ นคือการเพิ่มขึ้นของพลังงานที่เก็บไว้ในโครงตาข่ายผลึก ถ้าการเสียรูปด้วยความเย็นดำเนินการนานเกินกว่าที่จำเป็นเพื่อให้เกิดการแข็งตัว โลหะจะแตกร้าวได้ ลักษณะเฉพาะของการขึ้นรูปโลหะแผ่นคือความหนาของวัสดุยังคงเท่าเดิมเป็นส่วนใหญ่ ในทางกลับกัน การขึ้นรูปมวลเย็นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดขนาดใหญ่

ประโยชน์ที่สำคัญคือ:

• ความคลาดเคลื่อนเชิงมิติที่เข้มงวดยิ่งขึ้นและการประมวลผลจึงแม่นยำยิ่งขึ้น
  
• เส้นทางของเส้นใยไม่ถูกขัดจังหวะ
  
• การแข็งตัวอย่างถาวรของวัสดุ
  
• การใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ดีกว่า เมื่อเทียบกับกระบวนการกลึง
  
• เหมาะสำหรับปริมาณการผลิตจำนวนมาก
  
• เวลาแปรรูปสั้นๆ
  
• คุณภาพพื้นผิวดี
  
• การผลิตที่ประหยัดพลังงาน
  
• การแปรรูปเพิ่มเติมในรูปแบบของการชุบแข็งมักจะไม่จำเป็น
  
• ความสามารถในการรับโหลดของชิ้นงานที่สูง

ข้อเสียที่สำคัญ คือต้องใช้ความพยายามเชิงกลค่อนข้างสูง การทดสอบแรงดึงจะแสดงเมื่อส่วนประกอบแตกหัก

การเพิ่มความแข็งในงานสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ร่องรอย การซ้ำซ้อน วัสดุบางลง และรอยแตกร้าว โดยส่วนใหญ่จะพบได้เฉพาะในชิ้นส่วนที่ทำเสร็จแล้วเท่านั้น วิธีการที่ทันสมัย เช่น การวัดพัลส์ความถี่สูง จะตรวจสอบเครื่องมือและชิ้นส่วนการขึ้นรูปหลังการผลิต นอกจากนี้ สามารถตรวจสอบกระบวนการขึ้นรูปเย็นทั้งหมดได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือ รอยแตกในส่วนประกอบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ ทำให้แอมพลิจูดของภาพเพิ่มขึ้น ระบบการวัด 3 มิติแบบออปติคอลช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีคุณภาพสูงอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ยังช่วยให้ง่ายต่อการตรวจสอบคุณสมบัติของโลหะแผ่นและตรวจสอบตัวอย่างเริ่มต้น