Sissejuhatus metallide kuumtöötlemisprotsessidesse

Põhiprintsiip: ümberkristallimine

• Ümberkristallimise temperatuur:See on minimaalne temperatuur, mille juures saab metalli moonutatud, külmtöödeldud-tera struktuuri muuta uueks deformatsioonivabaks-terastruktuuriks. See temperatuur ei ole fikseeritud punkt, vaid on tavaliselt 0,5–0,7 korda kõrgem metalli absoluutsest sulamistemperatuurist.
• Pingutuse kõvenemine vs taastumine:Kui metall deformeerub (kujuneb) toatemperatuuril ("külmtöötlemine"), muutub see kõvemaks ja tugevamaks, kuid ka rabedamaks-nähtust nimetataksetüve kõveneminevõi tööd karastamine. Kui see sama deformatsioon tehakse üle rekristalliseerimistemperatuuri, leevendab tekkiv kõvenemine koheselt samaaegse ümberkristallimise ja taastumise protsessiga. See võimaldab ulatuslikku ja pidevat vormimist ilma pragunemise või liigse energiatarbimiseta.

Levinud kuumad tööprotsessid

1. Kuumvaltsimine:See on kõige levinum kuumtöötlemisprotsess. Suurt valatud metallitükki ("valuplokk" või "plaat") kuumutatakse ja lastakse läbi rea rullide, et vähendada selle paksust ja saavutada ühtlane ristlõige-, mille tulemusena saadakse selliseid tooteid nagu lehed, plaadid, vardad ja konstruktsioonivormid (I-talad, rööpad).
2. Kuum sepistamine:Metalli kuumutatakse ja seejärel vormitakse survejõudude rakendamisel, tavaliselt haamri, pressi või stantsi abil. Sepistamine joondab metalli teravoolu detaili kujuga, mille tulemuseks on suurepärane tugevus ja sitkus. Näiteks väntvõllid, ühendusvardad ja käsitööriistad.
3. Ekstrusioon:Kuumutatud metallist toorik asetatakse anumasse ja surutakse läbi soovitud ristlõikega -vormiava. See protsess sobib ideaalselt pikkade, keerukate tahkete ja õõnsate kujundite, näiteks aknaraamide, torude ja konstruktsioonikomponentide loomiseks.
4. Hot Drawing (või Deep Drawing):Sarnaselt külmtõmbamisega, kuid teostatakse kõrgendatud temperatuuridel, et võimaldada tugevamat deformatsiooni ilma rebenemiseta. Kasutatakse sügavate, tassi{1}}kujuliste osade moodustamiseks.
5. Casting (erijuhtum):Kuigi tehniliselt on see pigem esmane vormimisprotsess kui sekundaarne, hõlmab valamine sulametalli (palju üle selle ümberkristallimistemperatuuri) valamist vormi. See on siin kaasatud põhilise kuuma protsessina metalli moodustamiseks.

Kuumtöötamise eelised

• Kõrge vormitavus:Metallid on kuumalt palju plastilisemad ja plastilisemad, võimaldades suuri kujumuutusi, mis oleks toatemperatuuril võimatud.
• Madal energiatarve mahuühiku kohta:Kuna metall on pehmem, kulub selle deformeerimiseks külmtöötlemisega võrreldes vähem jõudu ja energiat.
• Terastruktuuri täpsustamine:See võib lagundada jämedaid, hapraid{0}}valatud struktuure ja anda peenemat ja ühtlasemat tera suurust, parandades mehaanilisi omadusi.
• Poorsuse kõrvaldamine:Kõrge rõhk ja temperatuur võivad keevitada valatud metallis olevad sisemised tühimikud ja gaasipoorid.
• Pingutuseta kõvenemine:Protsess ei suurenda tugevust/kõvadust läbi töökarastamise, mistõttu on materjali lihtsam töödelda või vormida pärast protsessi edasi.

Kuumtöötamise puudused

• Madalaim mõõtmete täpsus:Soojuspaisumine ja kokkutõmbumine koos katlakivi (oksiidi) moodustumisega võivad külmtöötlemisega võrreldes kaasa tuua vähem täpsed mõõtmed ja kehvema pinnaviimistluse.
• Oksüdatsioon ja katlakivi:Kuum metall reageerib õhuga, moodustades pinnale oksiidikihi (katlakivi), mis tuleb eemaldada ja tulemuseks on materjalikadu.
• Halb pinnaviimistlus:Katlatud pind on karedam.
• Tööriista lühike eluiga:Kõrged temperatuurid ja abrasiivne skaala võivad põhjustada stantside, rullide ja muude tööriistade kiiremat kulumist ja lagunemist.
• Kõrged energiakulud:Metalli kõrge temperatuurini kuumutamise kulud võivad olla märkimisväärsed.

Rakendused

• Autotööstus:Mootoridetailide sepistamine, terase valtsimine autokeredele.
• Lennundus:Kriitiliste konstruktsioonikomponentide, näiteks teliku, sepistamine.
• Ehitus:Rull-I-talad, armatuur ja konstruktsiooniplaadid.
• Laevaehitus:Suurte terasplaatide ja sektsioonide tootmine.

Järeldus