Upsetting: Quy trình rèn thiết yếu để tăng cường tính chất của thép

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Upsetting là một quá trình tạo hình kim loại trong đó phôi được nén dọc theo trục dọc của nó, dẫn đến diện tích mặt cắt ngang tăng lên với chiều dài giảm tương ứng. Kỹ thuật rèn này tập trung vật liệu vào các vùng cụ thể của một bộ phận để tăng diện tích mặt cắt ngang, tạo ra hình dạng mong muốn hoặc cải thiện các đặc tính cơ học tại các vùng cục bộ.

Upsetting là quá trình biến dạng khối cơ bản trong kỹ thuật luyện kim, vừa là hoạt động tạo hình chính vừa là bước chuẩn bị cho các quy trình sản xuất tiếp theo. Kỹ thuật này cho phép các nhà luyện kim và kỹ sư phân phối lại vật liệu một cách chiến lược, tăng cường khả năng chịu tải ở các vùng quan trọng trong khi vẫn duy trì hiệu quả vật liệu.

Trong lĩnh vực luyện kim rộng hơn, quá trình đảo ngược là một quá trình nền tảng trong lý thuyết biến dạng dẻo, kết nối các nguyên lý dòng chảy kim loại lý thuyết với các ứng dụng sản xuất thực tế. Nó minh họa cách biến dạng có kiểm soát có thể được khai thác để tăng cường các đặc tính vật liệu và đạt được các đặc điểm hình học phức tạp trong các thành phần thép.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, sự xáo trộn liên quan đến sự di chuyển của các vị trí sai lệch qua mạng tinh thể của thép. Khi ứng suất nén vượt quá giới hạn chảy của vật liệu, các vị trí sai lệch nhân lên và di chuyển dọc theo các mặt trượt, gây ra biến dạng vĩnh viễn của cấu trúc tinh thể.

Chuyển động lệch này dẫn đến sự kéo dài của hạt vuông góc với hướng nén và sự nén của hạt song song với lực tác dụng. Quá trình này tạo ra một mô hình dòng chảy đặc trưng trong đó vật liệu di chuyển ra ngoài từ tâm nén, theo các đường có lực cản ít nhất được xác định bởi các điều kiện ma sát tại giao diện khuôn-phôi.

Trong quá trình đảo lộn, sự cứng lại do biến dạng xảy ra khi các sai lệch tương tác và cản trở chuyển động của nhau, làm tăng khả năng chống biến dạng tiếp theo của vật liệu. Hiện tượng này góp phần làm tăng cường vùng đảo lộn thông qua mật độ sai lệch tăng lên.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính cho sự đảo lộn dựa trên lý thuyết dẻo, đặc biệt là nguyên lý hằng số thể tích. Nguyên lý này nêu rằng thể tích của vật liệu vẫn không đổi trong quá trình biến dạng dẻo, được biểu thị là $V_i = V_f$ trong đó thể tích ban đầu và thể tích cuối bằng nhau.

Hiểu biết lịch sử về sự đảo lộn đã phát triển từ các quan sát thực nghiệm trong nghề rèn thành phân tích khoa học vào đầu thế kỷ 20. Những tiến bộ đáng kể đã đến với tiêu chuẩn năng suất của von Mises và Tresca, cung cấp khuôn khổ toán học để dự đoán dòng chảy vật liệu trong quá trình biến dạng.

Các phương pháp tiếp cận hiện đại bao gồm các mô hình phân tích phần tử hữu hạn (FEA) kết hợp độ nhạy tốc độ biến dạng, hiệu ứng nhiệt độ và điều kiện ma sát. Các mô hình tính toán này đã thay thế phần lớn các phương pháp phân tích đơn giản hơn như phương pháp phân tích tấm, mặc dù phương pháp sau vẫn có giá trị đối với các ước tính nhanh trong một số ứng dụng nhất định.

Cơ sở khoa học vật liệu

Hành vi gây xáo trộn liên quan trực tiếp đến cấu trúc tinh thể, với thép lập phương tâm khối (BCC) thường biểu hiện các đặc tính dòng chảy khác với hợp kim lập phương tâm mặt (FCC). Các ranh giới hạt đóng vai trò như rào cản đối với chuyển động trật khớp, ảnh hưởng đến khả năng chống biến dạng và các mẫu dòng chảy trong quá trình này.

Cấu trúc vi mô của thép ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chịu lực, với các vật liệu hạt mịn thường cho thấy biến dạng đồng đều hơn so với các biến thể hạt thô. Thành phần pha cũng đóng vai trò quan trọng, vì ferit, austenit và các loại cacbua khác nhau phản ứng khác nhau với lực nén.

Upsetting kết nối với các nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản bao gồm làm cứng, kết tinh lại và phát triển kết cấu. Các nguyên lý này giải thích tại sao các thành phần thép upsetting thường thể hiện các đặc tính dị hướng và tại sao biến dạng có kiểm soát có thể được sử dụng để tăng cường các đặc tính cơ học cụ thể.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Mối quan hệ cơ bản trong sự xáo trộn được thể hiện bằng phương trình hằng số thể tích:

$$A_i \times L_i = A_f \times L_f$$

Trong đó $A_i$ là diện tích mặt cắt ngang ban đầu, $L_i$ là chiều dài ban đầu, $A_f$ là diện tích mặt cắt ngang cuối cùng và $L_f$ là chiều dài cuối cùng sau khi đảo lộn.

Công thức tính toán liên quan

Áp lực thực sự khi đảo lộn có thể được tính như sau:

$$\varepsilon = \ln\left(\frac{L_i}{L_f}\right) = \ln\left(\frac{A_f}{A_i}\right)$$

Lực cần thiết để lật đổ có thể được ước tính bằng cách sử dụng:

$$F = A_f \times Y_f \times K$$

Trong đó $Y_f$ là ứng suất chảy của vật liệu ở trạng thái biến dạng cuối cùng và $K$ là hệ số tính đến ma sát và hiệu ứng hình học, thường nằm trong khoảng từ 1,0 đến 3,0.

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này giả định biến dạng đồng nhất mà không có hiện tượng cong vênh hoặc vênh, điều này chỉ đúng với tỷ lệ chiều cao trên đường kính nhỏ hơn khoảng 2,5. Đối với các phôi cao hơn, cong vênh trở thành chế độ hỏng hóc chủ yếu thay vì sự xáo trộn đồng đều.

Các mô hình thường giả định các điều kiện đẳng nhiệt, mặc dù các quy trình công nghiệp thực tế thường liên quan đến các gradient nhiệt độ ảnh hưởng đến dòng chảy vật liệu. Ngoài ra, các công thức này thường áp dụng cho các vật liệu đẳng hướng, đòi hỏi phải sửa đổi đối với các vật liệu có đặc tính định hướng đáng kể.

Hầu hết các phép tính đảo lộn cơ bản đều giả định hành vi vật liệu dẻo cứng, bỏ qua biến dạng đàn hồi. Giả định này là hợp lý đối với các biến dạng lớn thường thấy trong các hoạt động đảo lộn công nghiệp nhưng có thể gây ra lỗi trong các ứng dụng chính xác.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM E9 cung cấp các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để thử nghiệm nén vật liệu kim loại, bao gồm các quy trình áp dụng cho đặc tính làm xáo trộn. Tiêu chuẩn này bao gồm chuẩn bị mẫu, quy trình thử nghiệm và phương pháp phân tích dữ liệu.

ISO 6892 đề cập đến thử nghiệm kéo của vật liệu kim loại nhưng bao gồm các nguyên tắc áp dụng cho thử nghiệm nén trong các hoạt động đảo lộn. Nó thiết lập các hướng dẫn để xác định các đặc điểm ứng suất chảy có liên quan đến các quá trình đảo lộn.

DIN 50106 đề cập cụ thể đến thử nghiệm nén vật liệu kim loại, cung cấp các quy trình chi tiết để xác định cường độ chịu nén và đường cong dòng chảy áp dụng cho các hoạt động đảo trộn.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Máy ép thủy lực được trang bị cảm biến tải trọng và đầu dò dịch chuyển thường được sử dụng để thử nghiệm độ rung. Các hệ thống này cung cấp dữ liệu lực-dịch chuyển có thể được chuyển đổi thành mối quan hệ ứng suất-biến dạng.

Hệ thống thử nghiệm vật liệu (MTS) với các tấm nén cung cấp khả năng kiểm soát chính xác tỷ lệ biến dạng và đo lường chính xác mối quan hệ tải trọng-biến dạng. Các hệ thống này thường kết hợp thu thập dữ liệu bằng máy tính để theo dõi thời gian thực.

Đặc tính nâng cao có thể sử dụng hệ thống tương quan hình ảnh kỹ thuật số (DIC) theo dõi các mẫu biến dạng bề mặt trong quá trình đảo lộn. Kỹ thuật đo không tiếp xúc này cung cấp bản đồ biến dạng toàn trường cho thấy hành vi biến dạng cục bộ.

Yêu cầu mẫu

Mẫu thử tiêu chuẩn thường có hình trụ với tỷ lệ chiều cao/đường kính từ 1,5 đến 2,0. Kích thước phổ biến bao gồm đường kính 10mm x chiều cao 15mm cho thử nghiệm quy mô nhỏ và mẫu tỷ lệ lớn hơn cho các ứng dụng công nghiệp.

Chuẩn bị bề mặt đòi hỏi các mặt cuối song song được mài đến độ hoàn thiện bề mặt là 0,8μm Ra hoặc tốt hơn. Các mặt mẫu phải không có khuyết tật gia công có thể gây nứt sớm trong quá trình biến dạng.

Mẫu vật phải không có khuyết tật bên trong như độ xốp hoặc tạp chất có thể ảnh hưởng đến hành vi biến dạng. Đối với các thử nghiệm làm nóng, mẫu vật phải được nung nóng đồng đều đến nhiệt độ thử nghiệm và chuyển nhanh để giảm thiểu độ dốc nhiệt.

Thông số thử nghiệm

Kiểm tra tiêu chuẩn thường diễn ra ở nhiệt độ phòng (20±5°C) để xác định đặc tính làm nguội. Kiểm tra làm nóng được tiến hành ở nhiệt độ từ 800°C đến 1250°C tùy thuộc vào cấp thép.

Tốc độ biến dạng để thử nghiệm trong phòng thí nghiệm thường nằm trong khoảng từ 0,001 s⁻¹ đến 1,0 s⁻¹, mặc dù các quy trình công nghiệp có thể hoạt động ở tốc độ lên tới 100 s⁻¹. Tốc độ biến dạng ảnh hưởng đáng kể đến ứng suất dòng chảy và phải được kiểm soát chính xác để có kết quả đáng tin cậy.

Điều kiện ma sát giao diện phải được chuẩn hóa bằng cách sử dụng chất bôi trơn hoặc chất điều chỉnh ma sát nhất quán. Các phương pháp tiếp cận phổ biến bao gồm màng PTFE cho ma sát thấp hoặc lớp phủ phosphate với xà phòng cho điều kiện ma sát vừa phải.

Xử lý dữ liệu

Dữ liệu lực-biến dạng được thu thập liên tục trong quá trình thử nghiệm và được chuyển đổi thành mối quan hệ ứng suất-biến dạng thực bằng cách sử dụng diện tích mặt cắt ngang tức thời được tính toán từ hằng số thể tích.

Phân tích thống kê thường liên quan đến nhiều mẫu vật (tối thiểu là ba mẫu) để thiết lập hành vi trung bình và tính biến thiên. Các thử nghiệm ngoại lệ được áp dụng để xác định và có khả năng loại trừ các kết quả bất thường.

Các hệ số hiệu chỉnh Barreling có thể được áp dụng để tính đến biến dạng không đồng đều. Các hiệu chỉnh này thường sử dụng dữ liệu hồ sơ đã đo để tính toán các giá trị ứng suất và biến dạng hiệu dụng thể hiện tốt hơn hành vi nội tại của vật liệu.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình (Tỷ lệ đảo ngược)	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép cacbon thấp (1018, 1020)	2,5-3,0	Lạnh làm khó chịu, nhiệt độ phòng	Tiêu chuẩn ASTMA108
Thép Cacbon Trung Bình (1045)	2.0-2.5	Lạnh làm khó chịu, nhiệt độ phòng	Tiêu chuẩn ASTMA29
Thép hợp kim (4140, 4340)	1,8-2,3	Lạnh làm khó chịu, nhiệt độ phòng	Tiêu chuẩn ASTMA29
Thép công cụ (H13, D2)	1,5-2,0	Làm nóng, 1000-1200°C	Tiêu chuẩn ASTMA681

Sự khác biệt trong mỗi phân loại chủ yếu bắt nguồn từ sự khác biệt về hàm lượng carbon và các nguyên tố hợp kim. Hàm lượng carbon và hợp kim cao hơn thường làm giảm tỷ lệ đảo ngược tối đa có thể đạt được do độ dẻo giảm và ứng suất chảy tăng.

Các giá trị này đóng vai trò là hướng dẫn cho thiết kế quy trình, với tỷ lệ thực tế có thể đạt được phụ thuộc vào hình học cụ thể, điều kiện bôi trơn và khả năng của thiết bị. Các giá trị bảo thủ nên được sử dụng cho thiết kế quy trình ban đầu, với tối ưu hóa thông qua thử nghiệm.

Có một xu hướng rõ ràng cho thấy thép có độ bền cao hơn thường cho phép tỷ lệ đảo ngược thấp hơn trước khi xảy ra lỗi. Mối quan hệ này hướng dẫn lựa chọn vật liệu khi cần biến dạng đảo ngược đáng kể trong sản xuất.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư thường áp dụng hệ số an toàn từ 1,2 đến 1,5 vào tỷ lệ đảo ngược được tính toán để tính đến sự thay đổi của vật liệu và sự không chắc chắn của quy trình. Cách tiếp cận bảo thủ này giúp ngăn ngừa các khuyết tật như nứt hoặc gấp trong quá trình sản xuất.

Thiết kế khuôn phải tính đến các mẫu dòng chảy vật liệu, với bán kính và góc nghiêng thích hợp để tạo điều kiện cho biến dạng đồng đều. Phân tích phần tử hữu hạn ngày càng được sử dụng để tối ưu hóa hình dạng khuôn và các thông số quy trình trước khi sản xuất dụng cụ.

Quyết định lựa chọn vật liệu cân bằng các yêu cầu về khả năng tạo hình so với các đặc tính cơ học cuối cùng. Đối với các thành phần cần phải đảo lộn nhiều, các kỹ sư thường chọn các cấp dẻo hơn, ngay cả khi chúng có độ bền ban đầu thấp hơn, vì quá trình làm cứng trong quá trình đảo lộn có thể cung cấp các đặc tính cuối cùng cần thiết.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Sản xuất ốc vít ô tô là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng, với đầu bu lông được sử dụng để tạo thành đầu bu lông và các tính năng tương tự. Quy trình này cho phép sử dụng vật liệu hiệu quả trong khi vẫn đảm bảo đủ độ bền ở vùng đầu bu lông, nơi chịu tải là rất quan trọng.

Các thành phần đường ray xe lửa, đặc biệt là đinh ray và bu lông đường ray, phụ thuộc rất nhiều vào việc tạo hình đầu và các tính năng khác. Các ứng dụng này đòi hỏi khả năng tạo hình tuyệt vời kết hợp với độ bền cuối cùng cao và khả năng chống va đập.

Các thành phần truyền lực như thanh truyền thường sử dụng phương pháp đảo ngược để tạo ra các đầu mở rộng cho bề mặt chịu lực. Phương pháp này duy trì dòng chảy hạt ở các khu vực quan trọng trong khi tối ưu hóa phân phối vật liệu để giảm trọng lượng và tăng cường độ.

Đánh đổi hiệu suất

Việc đảo lộn tạo ra sự đánh đổi trực tiếp với độ dẻo của vật liệu, vì quá trình này tiêu tốn một phần khả năng biến dạng của vật liệu. Các thành phần cần đảo lộn đáng kể trong quá trình sản xuất có thể làm giảm khả năng định hình cho các hoạt động tiếp theo.

Các mẫu dòng chảy hạt được tạo ra trong quá trình đảo lộn có thể tăng cường độ vuông góc với các đường dòng chảy nhưng có thể làm giảm các đặc tính song song với chúng. Tính dị hướng này phải được xem xét khi thiết kế các thành phần sẽ chịu tải theo nhiều hướng.

Các kỹ sư phải cân bằng tỷ lệ đảo ngược với yêu cầu về lực tạo hình. Tỷ lệ đảo ngược cao hơn tạo ra biến dạng nghiêm trọng hơn nhưng đòi hỏi lực tăng theo cấp số nhân, có khả năng vượt quá công suất thiết bị khả dụng hoặc tạo ra sự mài mòn khuôn quá mức.

Phân tích lỗi

Các khuyết tật gấp là một chế độ hỏng hóc phổ biến trong quá trình đảo lộn, xảy ra khi vật liệu chảy ngược trở lại chính nó trong quá trình biến dạng. Các khuyết tật này thường bắt đầu ở các cạnh ngoài của vùng đảo lộn và lan vào bên trong, tạo ra các điểm yếu trong thành phần cuối cùng.

Nứt có thể xảy ra khi tỷ lệ lệch vượt quá khả năng của vật liệu, thường bắt đầu ở vùng xích đạo của phôi nơi ứng suất vòng kéo cao nhất. Các vết nứt này lan truyền theo trục và có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc trong các hoạt động tiếp theo hoặc trong quá trình sử dụng.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm bôi trơn thích hợp để giảm ma sát, gia nhiệt trước để tăng độ dẻo và các phương pháp tạo hình gia tăng cho các biến dạng nghiêm trọng. Các kỹ thuật tiên tiến như tạo hình đẳng nhiệt và thiết kế khuôn thích hợp với bán kính thích hợp có thể mở rộng đáng kể tỷ lệ đảo ngược có thể đạt được.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng carbon có ảnh hưởng mạnh nhất đến hành vi gây khó chịu, với mức carbon cao hơn thường làm giảm tỷ lệ khó chịu tối đa có thể đạt được. Mỗi lần tăng 0,1% carbon thường làm giảm tỷ lệ khó chịu tối đa khoảng 0,2-0,3 đơn vị.

Mangan cải thiện hiệu suất làm xáo trộn bằng cách tăng độ dẻo và giảm độ nhạy với tốc độ biến dạng, mặc dù lượng quá nhiều (>1,5%) có thể thúc đẩy tính giòn. Lưu huỳnh, ngay cả ở lượng vết, làm giảm đáng kể hiệu suất làm xáo trộn bằng cách hình thành các tạp chất sắt sunfua giòn.

Các phương pháp tối ưu hóa bao gồm duy trì carbon ở mức thấp hơn của phạm vi thông số kỹ thuật khi cần phải đảo lộn đáng kể. Xử lý canxi để sửa đổi tạp chất sulfide có thể cải thiện đáng kể hiệu suất đảo lộn trong thép lưu huỳnh tái chế.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Cấu trúc hạt mịn thường thể hiện hiệu suất đảo trộn vượt trội so với vật liệu hạt thô. Số lượng hạt ASTM từ 7 trở lên (mịn hơn) thường được ưu tiên cho các hoạt động đảo trộn nghiêm ngặt.

Phân bố pha đồng đều thúc đẩy biến dạng đồng nhất trong quá trình đảo lộn. Cấu trúc dạng dải hoặc pha tách biệt có thể dẫn đến biến dạng cục bộ và hỏng sớm trong quá trình này.

Các tạp chất không phải kim loại, đặc biệt là các tạp chất có hình thái góc cạnh, hoạt động như các chất tập trung ứng suất trong quá trình đảo lộn và có thể gây ra nứt. Kiểm soát hình dạng tạp chất thông qua xử lý canxi có thể biến đổi các sunfua góc cạnh có hại thành các dạng tròn hơn giúp cải thiện hiệu suất đảo lộn.

Xử lý ảnh hưởng

Chuẩn hóa xử lý nhiệt trước khi làm đảo lộn sẽ đồng nhất cấu trúc vi mô và tinh chỉnh kích thước hạt, thường cải thiện khả năng tạo hình 15-20% so với điều kiện cán. Xử lý này đặc biệt có lợi cho thép cacbon trung bình.

Các hoạt động kéo nguội trước khi cán có thể căn chỉnh cấu trúc vi mô và cải thiện tỷ lệ cán lên 10-15% so với vật liệu cán nóng. Hiệu ứng này xuất phát từ cả quá trình tinh chế hạt và các mẫu ứng suất dư thuận lợi.

Tốc độ làm mát trong quá trình làm nóng ảnh hưởng đáng kể đến biến dạng có thể đạt được. Duy trì nhiệt độ phôi trong phạm vi ±25°C so với giá trị mục tiêu là điều cần thiết để có kết quả nhất quán, đặc biệt là đối với thép hợp kim có cửa sổ xử lý hẹp.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất gây nhiễu, với mỗi lần tăng 100°C thường cho phép biến dạng lớn hơn 15-25% trước khi hỏng. Hiệu ứng này đặc biệt rõ rệt ở trên 0,5Tm (một nửa nhiệt độ nóng chảy tuyệt đối).

Môi trường ăn mòn có thể làm giảm chất lượng bề mặt và tạo ra các vết nứt nhỏ làm giảm hiệu suất. Ngay cả độ ẩm trong khí quyển cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả ở các vật liệu nhạy cảm thông qua cơ chế giòn hydro.

Độ nhạy tốc độ biến dạng tăng theo nhiệt độ, khiến các hoạt động làm nóng trở nên nhạy cảm hơn với các biến thể tốc độ xử lý. Hành vi phụ thuộc vào thời gian này đòi hỏi phải kiểm soát quy trình cẩn thận trong các hệ thống sản xuất tự động.

Phương pháp cải tiến

Xử lý nhiệt cơ học, đặc biệt là cán có kiểm soát tiếp theo là làm mát nhanh, có thể tạo ra các cấu trúc vi mô hạt mịn với khả năng đảo lộn được tăng cường. Phương pháp này có thể cải thiện tỷ lệ đảo lộn tối đa lên 20-30% ở các cấp thép phù hợp.

Làm đảo nhiều giai đoạn với quá trình ủ trung gian có thể đạt được biến dạng tích lũy vượt xa khả năng của một giai đoạn. Phương pháp này đặc biệt có giá trị đối với các thành phần yêu cầu tỷ lệ đảo trên 3,0.

Tối ưu hóa thiết kế khuôn bằng các phương pháp tính toán có thể cải thiện đáng kể các mẫu dòng chảy vật liệu. Các tính năng như lấp đầy khoang tiến bộ và bán kính góc được tối ưu hóa có thể mở rộng tỷ lệ đảo ngược có thể đạt được lên 15-25% so với các thiết kế thông thường.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Heading đề cập đến một hoạt động cụ thể thường được sử dụng để tạo đầu của ốc vít. Mặc dù về mặt kỹ thuật là một tập hợp con của upset, heading thường liên quan đến thiết bị và dụng cụ chuyên dụng được thiết kế riêng cho sản xuất ốc vít khối lượng lớn.

Rèn bao gồm một họ rộng hơn các quy trình biến dạng bao gồm cả việc làm đảo lộn như một kỹ thuật cụ thể. Rèn thường đề cập đến biến dạng ba chiều bằng cách sử dụng hình học khuôn phức tạp, trong khi làm đảo lộn đề cập cụ thể đến nén dọc trục.

Barreling mô tả mô hình biến dạng phồng đặc trưng xảy ra trong quá trình đảo ngược do ma sát tại giao diện khuôn-phôi. Hiện tượng này tạo ra một cấu hình hình thùng ảnh hưởng đến dòng chảy vật liệu và có thể ảnh hưởng đến chất lượng thành phần cuối cùng.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A521 cung cấp thông số kỹ thuật cho các sản phẩm thép chống lật, đặc biệt là các sản phẩm được sử dụng trong ứng dụng đường sắt. Tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu về thành phần hóa học, tính chất cơ học và quy trình thử nghiệm cho các thành phần thép chống lật.

DIN 8583 phân loại các quy trình tạo hình nén bao gồm cả quá trình đảo trộn trong khuôn khổ rộng hơn của các hoạt động tạo hình kim loại. Tiêu chuẩn này thiết lập thuật ngữ và định nghĩa quy trình được sử dụng trong toàn bộ các ngành sản xuất của Châu Âu.

JIS G3201 đề cập đến các sản phẩm rèn thép cacbon, bao gồm các thành phần bị đảo lộn, với các yêu cầu cụ thể cho thị trường Nhật Bản. Tiêu chuẩn này khác với các phương pháp ASTM và ISO ở một số yêu cầu thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận.

Xu hướng phát triển

Nghiên cứu gây chấn động về thép cường độ cao tiên tiến (AHSS) tập trung vào việc mở rộng giới hạn khả năng định hình thông qua kỹ thuật vi cấu trúc. Thép nhiều pha với các biến đổi được kiểm soát cẩn thận cho thấy triển vọng đạt được sự kết hợp không thể trước đây về độ bền và khả năng định hình.

Làm đảo ngược điện từ là một công nghệ mới nổi sử dụng từ trường cường độ cao để gây biến dạng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với dụng cụ. Phương pháp này loại bỏ các ràng buộc ma sát và có khả năng đạt được tỷ lệ đảo ngược cao hơn 30-50% so với các phương pháp thông thường.

Mô hình tính toán đang phát triển theo hướng mô phỏng nhiệt cơ học-vi cấu trúc hoàn toàn kết hợp có thể dự đoán không chỉ biến dạng vĩ mô mà còn cả phân phối tính chất kết quả. Các mô hình tiên tiến này sẽ cho phép thiết kế thành phần chính xác hơn và tối ưu hóa quy trình trong tương lai.