การตีเย็น การตีขึ้นรูปร้อน และการตีแหวน: กระบวนการ การเปรียบเทียบ และคู่มือเหล็ก

Cold Forged คืออะไร และคำนี้หมายถึงอะไร?

"การตีขึ้นรูปเย็น" หมายถึงชิ้นส่วนโลหะที่ขึ้นรูปผ่านกระบวนการตีขึ้นรูปที่ดำเนินการที่อุณหภูมิห้องหรือใกล้อุณหภูมิห้อง โดยไม่ต้องใช้ความร้อนจากภายนอกเพื่อทำให้ชิ้นงานอ่อนตัวลง เมื่อส่วนประกอบถูกอธิบายว่าเป็นการหลอมเย็น หมายความว่าโลหะนั้นถูกเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกภายใต้แรงอัดสูงในขณะที่ยังคงอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ซึ่งสำหรับโลหะผสมเหล็กส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 700–750°C โลหะจะไหลเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์และเปลี่ยนรูปร่างของเครื่องมือภายใต้แรงกดดันโดยทั่วไปตั้งแต่ 400 MPa ถึงมากกว่า 2,500 MPa ขึ้นอยู่กับวัสดุและรูปทรง

ลักษณะที่กำหนดของชิ้นส่วนปลอมแปลงเย็นคือผลทางโลหะวิทยาของการเสียรูปเย็น: งานแข็งตัว . เมื่อโลหะถูกบีบอัดและถูกบังคับให้ไหล โครงสร้างเกรนของมันก็จะถูกทำให้ละเอียดและยาวขึ้นตามทิศทางการไหลของวัสดุ การเคลื่อนตัวภายในโครงตาข่ายคริสตัลจะเพิ่มจำนวนและขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่เพิ่มเติม ส่งผลให้ความแข็งแรงและความแข็งของผลผลิตเพิ่มขึ้นที่สามารถวัดได้เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุบิลเล็ตดั้งเดิม ซึ่งมักจะสูงกว่าวัสดุฐานอบอ่อนถึง 20-40% โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีใดๆ

ส่วนประกอบปลอมแปลงเย็นพบได้ในระบบขับเคลื่อนของยานยนต์ (ตัวเรือนข้อต่อความเร็วคงที่ ช่องว่างเกียร์ เพลาเฟือง) ตัวยึด (สลักเกลียว น็อต สกรูที่เกิดจากการหมุนแบบเย็น) ส่วนประกอบของจักรยาน ตัวเครื่องมือช่าง และฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำในการใช้งานในอุตสาหกรรมและผู้บริโภค การผสมผสานระหว่างความแม่นยำของขนาดรูปร่างที่ใกล้เคียงตาข่าย ผิวสำเร็จที่ยอดเยี่ยม และคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการปรับปรุง ทำให้การขึ้นรูปเย็นเป็นหนึ่งในกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพทางวัสดุและมีประสิทธิภาพทางกลไกมากที่สุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีปริมาณปานกลางถึงสูง

การตีขึ้นรูปร้อนและเย็น: ความแตกต่างที่สำคัญของทุกตัวแปรที่สำคัญ

การตัดสินใจตีขึ้นรูปร้อนและเย็นเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในการผลิตชิ้นส่วนโลหะ กระบวนการทั้งสองใช้แรงอัดเพื่อสร้างรูปร่างของโลหะ แต่ทำงานบนหลักการทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน และให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันในด้านความแม่นยำของมิติ คุณภาพพื้นผิว สมบัติทางกล อายุการใช้งานของเครื่องมือ และความเหมาะสมของวัสดุ

ประเภทที่สาม — การปลอมที่อบอุ่น — ใช้ช่องว่างระหว่างทั้งสอง โดยมีอุณหภูมิชิ้นงาน 500–800°C สำหรับเหล็กกล้า การตีขึ้นรูปด้วยความร้อนช่วยลดแรงในการขึ้นรูปที่ต้องใช้เมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูปเย็น (ประมาณ 30–50%) ในขณะที่ยังคงได้รับความคลาดเคลื่อนที่มากขึ้นและผิวสำเร็จที่ดีกว่าการตีขึ้นรูปด้วยความร้อน มีการใช้กันมากขึ้นสำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและโลหะผสมที่เกินขีดจำกัดความเหนียวของการตีขึ้นรูปเย็น แต่ไม่รับประกันว่าจะประหยัดต่อการตีขึ้นรูปด้วยความร้อนเต็มรูปแบบ

การตัดสินใจตีขึ้นรูปร้อนและเย็นจะลดเหลือตัวกรองหลักสามตัวในที่สุด: องค์ประกอบของวัสดุ (โลหะผสมสามารถปลอมแปลงเย็นได้หรือไม่), รูปทรงและขนาดชิ้นส่วน (สามารถบรรลุรูปร่างที่ต้องการภายในขีดจำกัดแรงกดขึ้นรูปเย็นได้หรือไม่) และ เศรษฐศาสตร์ปริมาณ (การดำเนินการผลิตแสดงให้เห็นถึงการลงทุนด้านเครื่องมือตีขึ้นรูปเย็นที่สูงขึ้น ผ่านการประหยัดต่อหน่วยในการตัดเฉือนและวัสดุหรือไม่)

การตีเหล็กกล้าคาร์บอน: เกรดวัสดุ คุณสมบัติ และการพิจารณากระบวนการ

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นประเภทวัสดุที่มีการปลอมแปลงอย่างกว้างขวางที่สุดในโลก โดยคิดเป็นส่วนประกอบทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ตามปริมาณ ความสามารถในการขึ้นรูป ต้นทุน และคุณสมบัติทางกลที่กว้างทำให้เหมาะสำหรับการทุบขึ้นรูปทั้งแบบร้อนและเย็นในงานโครงสร้าง เครื่องจักรกล และการสึกหรอที่หลากหลาย การทำความเข้าใจว่าเกรดเหล็กกล้าคาร์บอนใดที่เหมาะสมสำหรับวิธีการตีขึ้นรูปแต่ละวิธีถือเป็นพื้นฐานของการออกแบบและการจัดซื้อชิ้นส่วน

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (C ≤ 0.25%) — โซนหลักการตีขึ้นรูปเย็น

เกรดคาร์บอนต่ำ เช่น SAE 1010, 1015 และ 1020 เป็นเหล็กหลอมเย็นที่ใช้กันมากที่สุด ความเหนียวสูง (การยืดตัว 25–35%) ช่วยให้พลาสติกเสียรูปขนาดใหญ่โดยไม่แตกร้าว และความเครียดในการไหลที่ค่อนข้างต่ำช่วยลดความต้องการน้ำหนักในการกด ชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำหลอมเย็นมีความต้านทานแรงดึง 380–520 MPa หลังจากการตีขึ้นรูปโดยไม่ใช้ความร้อน การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ตัวยึด หมุด ฉากยึด และฮาร์ดแวร์โครงสร้างเบา ข้อดีข้อเสียคือการชุบแข็งที่จำกัด — เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำไม่สามารถชุบแข็งด้วยการอบชุบด้วยความร้อนได้ จึงจำกัดการใช้งานในการใช้งานที่มีความเค้นสูงหรือสึกหรอสูง

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (C 0.25–0.60%) — โซนการตีขึ้นรูปร้อนและร้อน

เกรดต่างๆ เช่น SAE 1035, 1045 และ 1060 มีเพดานที่มีความแข็งแรงสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดหลังการอบชุบ — สามารถรับแรงดึงได้ 700–1,000 MPa ในสภาวะดับและควบคุมอุณหภูมิ แต่ความเหนียวที่ลดลงและความเครียดในการไหลที่สูงขึ้น ทำให้การขึ้นรูปเย็นยากขึ้นเมื่อมีคาร์บอน 0.35% เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางเป็นวัสดุหลักสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ที่หลอมร้อน ได้แก่ เพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบ เพลาเพลา ช่องว่างเกียร์ และข้อนิ้วของระบบกันสะเทือน การตีเหล็กกล้าคาร์บอนในช่วงนี้ที่อุณหภูมิ 1,100–1,250°C ช่วยให้สามารถขึ้นรูปรูปร่างที่ซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ได้ด้วยความร้อนเพียงครั้งเดียว โดยมีความต่อเนื่องของเกรนที่ดีเยี่ยมผ่านหน้าตัดของชิ้นส่วน

เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (C 0.60–1.0%) — การใช้งานตีขึ้นรูปแบบพิเศษ

เกรดคาร์บอนสูงถูกหล่อขึ้นเพื่อใช้กับเครื่องมือ สปริง ส่วนประกอบราง และอุปกรณ์ตัดเป็นหลัก ความเปราะบางที่อุณหภูมิห้องทำให้การตีขึ้นรูปเย็นไม่สามารถทำได้กับรูปทรงส่วนใหญ่ การตีขึ้นรูปร้อนที่อุณหภูมิควบคุมอย่างระมัดระวัง (900–1,100°C) เป็นมาตรฐาน การอบชุบด้วยความร้อนหลังการตีขึ้นรูป ซึ่งโดยทั่วไปแล้วคือการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา หรือการอบอ่อนด้วยอุณหภูมิคงที่ เป็นสิ่งจำเป็นในการพัฒนาคุณสมบัติทางกลที่ต้องการและบรรเทาความเครียดจากการตีขึ้นรูป การสลายตัวของคาร์บอนในระหว่างการตีขึ้นรูปร้อน (การสูญเสียคาร์บอนที่พื้นผิวเนื่องจากการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง) เป็นปัญหาการควบคุมคุณภาพที่สำคัญสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง โดยต้องใช้เตาเผาบรรยากาศที่มีการควบคุมหรือการเคลือบป้องกันระหว่างการให้ความร้อน

การไหลของเกรน: ข้อได้เปรียบเชิงโครงสร้างของการตีเหล็กกล้าคาร์บอน

ประโยชน์ทางโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของการตีเหล็กกล้าคาร์บอน เมื่อเทียบกับการตัดเฉือนจากผลิตภัณฑ์ชนิดแท่งหรือการหล่อ คือ การไหลของเกรนที่โค้งงออย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นผลมาจากการเสียรูปแบบพลาสติก ในชิ้นส่วนปลอมแปลง โครงสร้างเกรนจะเป็นไปตามรูปร่างของชิ้นส่วน ซึ่งหมายความว่าส่วนที่มีความเค้นสูงสุดของชิ้นส่วนจะสอดคล้องกับทิศทางของความต่อเนื่องของเกรนสูงสุด สิ่งนี้สร้างความต้านทานต่อความล้าและความเหนียวต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าสต็อกแท่งกลึงที่เทียบเท่ากัน 20–40% และเป็นเหตุผลที่ระบุเหล็กกล้าคาร์บอนหลอมในทุกที่ที่ข้อกำหนดการออกแบบต้องรับน้ำหนักแบบเป็นรอบ แรงกระแทก หรือวิกฤตด้านความปลอดภัย

กระบวนการตีขึ้นรูปเย็น: ขั้นตอน การใช้เครื่องมือ และการควบคุมคุณภาพ

กระบวนการตีขึ้นรูปเย็นเป็นลำดับการผลิตหลายขั้นตอน ไม่ใช่การกดเพียงครั้งเดียว โดยปกติแล้วการบรรลุรูปทรงของชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายนั้นต้องใช้สถานีขึ้นรูปตามลำดับสามถึงแปดสถานี โดยแต่ละสถานีจะเคลื่อนชิ้นงานขึ้นทีละน้อยจนได้รูปร่างที่เสร็จสมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็จัดการการแข็งตัวของงานและการกระจายการไหลของวัสดุ ลำดับกระบวนการตีขึ้นรูปเย็นที่สมบูรณ์ประกอบด้วย:

1. การเตรียมลวดเหล็กหรือสต็อกบาร์

วัตถุดิบสำหรับการตีขึ้นรูปเย็นจะมาถึงในรูปแบบเหล็กลวดขดหรือสต็อกบาร์ตัด วัสดุจะต้องผ่านการอบอ่อนแบบทรงกลมก่อนการตีเพื่อเพิ่มความเหนียวและลดความเครียดในการไหล ซึ่งเป็นการบำบัดความร้อนที่แปลงโครงสร้างจุลภาคของคาร์ไบด์ของเหล็กให้อยู่ในรูปแบบทรงกลม (ทรงกลม) ซึ่งจะลดความแข็งลงเหลือ 70–90 HRB โดยทั่วไป การตัดบิลเล็ตต้องให้น้ำหนักที่สม่ำเสมอและปลายตัดสี่เหลี่ยมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายปริมาตรที่สม่ำเสมอในโพรงแม่พิมพ์

2. การเตรียมพื้นผิวและการหล่อลื่น

การหล่อลื่นเป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดทางเทคนิคในกระบวนการตีขึ้นรูปเย็น หากไม่มีการหล่อลื่นที่เพียงพอ การเสียดสีระหว่างชิ้นงานและพื้นผิวแม่พิมพ์จะทำให้เกิดความร้อน เร่งการสึกหรอของแม่พิมพ์ และทำให้เกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิวของชิ้นส่วนที่หลอม ระบบหล่อลื่นมาตรฐานสำหรับการตีเหล็กกล้าแบบเย็นประกอบด้วยสามขั้นตอน ได้แก่ การเคลือบด้วยการแปลงฟอสเฟตของพื้นผิวบิลเล็ต (การสร้างชั้นสังกะสีหรือแมงกานีสฟอสเฟตที่มีรูพรุนหนา 3–10 µm) ตามด้วยการหล่อลื่นด้วยสบู่ที่ทำปฏิกิริยา (โซเดียมสเตียเรต) ซึ่งจะยึดเกาะทางเคมีกับชั้นฟอสเฟต และทำให้เกิดฟิล์มหล่อลื่นขอบเขตที่แยกโลหะออกจากแม่พิมพ์ในระหว่างการขึ้นรูป ระบบสบู่ฟอสเฟตนี้ลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของแม่พิมพ์จาก 0.12–0.18 เป็น 0.03–0.06 ทำให้สามารถลดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับรูปร่างที่ซับซ้อนได้สูง

3. การขึ้นรูปแบบก้าวหน้าหลายสถานี

บิลเล็ตที่มีการหล่อลื่นจะถูกถ่ายโอนผ่านสถานีขึ้นรูปหลายชุด โดยแต่ละสถานีจะดำเนินการเปลี่ยนรูปตามที่กำหนดไว้ การตีขึ้นรูปเย็นทั่วไป ได้แก่ การอัดขึ้นรูปไปข้างหน้า (วัสดุไหลไปในทิศทางของการเคลื่อนที่ของหมัด ลดหน้าตัด) การอัดขึ้นรูปย้อนกลับ (การไหลของวัสดุตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของหมัด การขึ้นรูปถ้วยและปลอกกลวง) การพลิกคว่ำ (การบีบอัดความยาวของแท่งเหล็กเพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลาง เช่นเดียวกับในการสร้างหัวโบลต์) การรีด (การลดความหนาของผนังด้วยการควบคุมขนาดที่แม่นยำ) และการสร้างเหรียญ (การดำเนินการปรับขนาดขั้นสุดท้ายและการตกแต่งพื้นผิวภายใต้แรงกดดันที่สูงมาก) แต่ละสถานีได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาการเสียรูปภายในความสามารถในการรับความเครียดของวัสดุต่อการผ่าน โดยทั่วไปแล้วจะลดพื้นที่สูงสุดลง 60–75% ก่อนที่จะต้องอบอ่อนขั้นกลางเพื่อคืนความเหนียวกลับคืนมา

4. การหลอมระดับกลาง (เมื่อจำเป็น)

สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนที่ต้องการลดพื้นที่ทั้งหมดเกินกว่า 75% การอบอ่อนทรงกลมขั้นกลางจะดำเนินการระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูปเพื่อคืนความเหนียวก่อนดำเนินการต่อ สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนและรอบเวลา แต่จำเป็นสำหรับการหลีกเลี่ยงการแตกร้าวในวัสดุที่มีความแข็งสูง การออกแบบกระบวนการตีขึ้นรูปเย็นสมัยใหม่พยายามลดจำนวนการหลอมขั้นกลางให้เหลือน้อยที่สุดผ่านการเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมที่สุดและการวางแผนลำดับการขึ้นรูป

5. การดำเนินการหลังการปลอมและการควบคุมคุณภาพ

หลังจากการขึ้นรูป ชิ้นส่วนปลอมแปลงเย็นมักจะได้รับการตัดแต่งหรือเจาะเพื่อเอาแฟลชหรือรูเปิดออก ตามด้วยการบำบัดความร้อน หากต้องการความแข็งแรงสูงหรือความแข็งเกินกว่าระดับการแข็งตัวของงาน การตรวจสอบขนาดใช้การตรวจสอบความถูกต้องของ CMM (เครื่องวัดพิกัด) สำหรับการอนุมัติบทความแรกและการสุ่มตัวอย่างการควบคุมกระบวนการทางสถิติระหว่างการผลิต การตรวจจับรอยแตกที่พื้นผิวโดยการตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) หรือการทดสอบการแทรกซึมของสีย้อม (DPT) เป็นข้อบังคับสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย รวมถึงส่วนประกอบโครงสร้างยานยนต์และระบบส่งกำลัง การตรวจสอบการสึกหรอของเครื่องมือ — การติดตามขนาดของหมัดและแม่พิมพ์เทียบกับขีดจำกัดความคลาดเคลื่อน — เป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานในการดำเนินการทุบขึ้นรูปเย็นในปริมาณมาก เนื่องจากการสึกหรอของแม่พิมพ์แบบค่อยเป็นค่อยไปเป็นสาเหตุหลักของการเบี่ยงเบนของขนาดระหว่างการอนุมัติผลิตภัณฑ์ชิ้นแรกและการผลิตที่หมดอายุการใช้งานของเครื่องมือ

การตีแหวน : กระบวนการ การใช้งาน และเหตุใดจึงผลิตวงแหวนที่เหนือกว่า

การตีแหวนเป็นกระบวนการตีร้อนแบบพิเศษที่ใช้ในการผลิตแหวนไร้รอยต่อที่มีการไหลของเกรนเป็นเส้นรอบวงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นโครงร่างโครงสร้างที่ไม่มีกระบวนการผลิตอื่นใดสามารถทำซ้ำได้ แหวนฟอร์จถูกใช้เมื่อต้องการความแข็งแรงสูง ความต้านทานต่อความเมื่อยล้า และความสมบูรณ์ของมิติภายใต้การโหลดแบบวนหรือแรงดัน: การแข่งขันแบริ่ง, แหวนเกียร์, หน้าแปลน, หัวภาชนะรับความดัน, หน้าแปลนข้อต่อท่อ, ท่อเครื่องยนต์กังหัน, แหวนแกว่งกังหันลม และแหวนหมุนสำหรับเฟรมโครงสร้างการบินและอวกาศ

กระบวนการกลิ้งแหวน

การตีแหวนเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การกลิ้งแหวน ซึ่งดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้ เหล็กแท่งทรงกระบอกจะถูกทำให้เสียก่อน (บีบอัดในแนวแกน) เพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางและลดความสูง จากนั้นการเจาะทะลุจะสร้างรูตรงกลางผ่านบิลเล็ต ทำให้เกิดวงแหวนพรีฟอร์มที่มีผนังหนา ("โดนัท") ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นนี้ถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิการตีขึ้นรูป และวางบนโรงรีดแบบวงแหวน ซึ่งวางตำแหน่งไว้ระหว่างลูกกลิ้งหลักที่ขับเคลื่อนและลูกกลิ้งแมนเดรลที่ไม่ได้ใช้งาน เมื่อลูกกลิ้งหลักหมุนและแกนหมุนเคลื่อนไปข้างหน้าในแนวรัศมี ผนังวงแหวนจะมีความหนาลดลงเรื่อยๆ ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น ม้วนตามแนวแกน (ม้วนกรวย) ควบคุมความสูงของวงแหวนไปพร้อมกัน วงแหวนจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง — จากผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นประมาณ 200 มม. ไปจนถึงวงแหวนสำเร็จรูปที่มีขนาด 2,000 มม. ขึ้นไป — ในขณะที่ความหนาและความสูงของผนังมาบรรจบกันเป็นขนาดสุดท้าย

ตลอดกระบวนการนี้ โครงสร้างเกรนของโลหะจะพัฒนาการวางแนวเส้นรอบวงที่เป็นไปตามรูปร่างของวงแหวนอย่างแน่นอน ในวงแหวนตัดเฉือนที่ตัดจากแท่งหรือแผ่น เส้นเกรนจะวิ่งตรงผ่านชิ้นส่วน ซึ่งหมายความว่าขอบเขตของเกรนตัดผ่านรูที่มีแรงเค้นสูงและพื้นผิวเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มุมเฉียง ในส่วนประกอบแหวนปลอมแปลง การไหลของเกรนขนานกับพื้นผิวที่สำคัญทั้งหมด เพิ่มความต้านทานการแตกร้าวเมื่อยล้า ความแข็งแรงของห่วง และความสามารถในการรับแรงกดสูงสุดในทุกจุดรอบเส้นรอบวง

ช่วงขนาดและความสามารถของวัสดุ

การตีแหวนเป็นหนึ่งในกระบวนการขึ้นรูปโลหะที่มีความยืดหยุ่นตามขนาดมากที่สุด แหวนฟอร์จผลิตขึ้นในเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกตั้งแต่ต่ำกว่า 100 มม. (ตลับลูกปืนขนาดเล็ก อุปกรณ์ไฮดรอลิก) ไปจนถึงมากกว่า 9,000 มม. (ตลับลูกปืนหลักของกังหันลมขนาดใหญ่ หน้าแปลนภาชนะรับแรงดันของเครื่องปฏิกรณ์) ความหนาของผนังสามารถบางได้ถึง 10 มม. หรือหนักถึง 500 มม. ขึ้นอยู่กับการใช้งาน วัสดุที่หล่อขึ้นรูปเป็นประจำ ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม เหล็กกล้าไร้สนิม (เกรดออสเทนนิติก มาร์เทนซิติก และดูเพล็กซ์) ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล (Inconel 718, Waspaloy) สำหรับการบินและอวกาศและการผลิตพลังงาน โลหะผสมไทเทเนียมสำหรับวงแหวนโครงสร้างการบินและอวกาศ และโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับการใช้งานโครงสร้างน้ำหนักเบา

การตีแหวนกับทางเลือกอื่น: เหตุใดจึงมีการระบุ

ทางเลือกหลักในการตีแหวนสำหรับส่วนประกอบวงแหวนคือการตัดเฉือนจากแท่งหรือแผ่นตัน การเชื่อมจากแผ่นรีด และการหล่อแบบแรงเหวี่ยง แต่ละประเภทมีข้อเสียที่สำคัญในการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย:

• กลึงจากบาร์: แยกการไหลของเกรนในทุกพื้นผิว ทำให้เกิดการวางแนวเกรนที่อ่อนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ที่พื้นผิวรูเจาะและพื้นผิว OD ที่มีความเครียดสูงสุด การใช้วัสดุทำได้แย่มาก — วงแหวนที่กลึงจากแท่งโซลิดจะสิ้นเปลืองวัสดุอินพุต 60–80% ในรูปของเศษ
• เชื่อมจากแผ่นรีด: นำเสนอโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจากการเชื่อมซึ่งมีโครงสร้างจุลภาคที่เปลี่ยนแปลง ความเค้นตกค้าง และจุดบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นที่ตะเข็บเชื่อม — ในเส้นทางโหลดความเครียดสูงสุดโดยตรงสำหรับวงแหวนแรงดันหรือวงแหวนโครงสร้างที่หมุนได้
• การหล่อแบบแรงเหวี่ยง: สร้างโครงสร้างจุลภาคแบบหล่อที่มีความพรุนโดยธรรมชาติ การแยกตัว และขนาดเกรนที่หยาบกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุหลอมขึ้นรูป แหวนหล่อถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่เน้นต้นทุนและความเครียดต่ำ แต่ไม่สามารถตรงกับอายุการใช้งานความล้าและความเหนียวแตกหักของส่วนประกอบแหวนปลอมแปลงในสภาวะการบริการที่ต้องการ

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ รหัสการออกแบบที่ควบคุมภาชนะรับความดัน (ASME หมวด VIII) เครื่องจักรหมุนได้ (มาตรฐาน API) โครงสร้างการบินและอวกาศ (ข้อกำหนด AMS) และส่วนประกอบกังหันลม (ซีรีส์ IEC 61400) การปลอมแปลงแหวนบังคับสำหรับส่วนประกอบวงแหวนที่สำคัญ — ทำให้การปลอมแหวนไม่เพียงเป็นทางเลือกที่ต้องการเท่านั้น แต่ยังเป็นข้อกำหนดการปฏิบัติตามในอุตสาหกรรมที่ได้รับการควบคุม