Opracovanie kovov za tepla sa vzťahuje na skupinu priemyselných procesov používaných na tvarovanie kovových materiálov, kým sú v zahriatom, zmäkčenom stave. Charakteristickým znakom spracovania za tepla je, že sa vykonávanad teplotou rekryštalizácie materiálu.Základný princíp: Rekryštalizácia
Základným princípom práce za tepla jerekryštalizácia.
- Teplota rekryštalizácie:Toto je minimálna teplota, pri ktorej sa zdeformovaná, za studena{0}}opracovaná zrnitá štruktúra kovu môže premeniť na novú štruktúru zrna -bez napätia. Táto teplota nie je pevným bodom, ale je zvyčajne 0,5 až 0,7-násobkom absolútnej teploty topenia kovu.
- Otužovanie vs. zotavenie:Keď sa kov deformuje (tvaruje) pri izbovej teplote („opracovanie za studena“), stáva sa tvrdším a pevnejším, ale aj krehkejším-javom známym akokmeňové vytvrdzovaniealebo pracovné otužovanie. Ak sa rovnaká deformácia uskutoční nad teplotou rekryštalizácie, akékoľvek vytvrdzovanie, ku ktorému dôjde, sa okamžite odstráni súčasným procesom rekryštalizácie a regenerácie. To umožňuje rozsiahle a nepretržité tvarovanie bez praskania alebo nadmernej spotreby energie.
Bežné horúce pracovné procesy
Do kategórie spracovania za tepla patrí niekoľko hlavných priemyselných procesov:
- Valcovanie za tepla:Toto je najbežnejší proces práce za tepla. Veľký odlievaný kovový kus („ingot“ alebo „doska“) sa zahrieva a prechádza cez rad valcov, aby sa zmenšila jeho hrúbka a dosiahol sa jednotný prierez-, čím sa vyrábajú výrobky, ako sú plechy, dosky, tyče a konštrukčné tvary (I-nosníky, koľajnice).
- Kovanie za tepla:Kov sa zahrieva a potom tvaruje pôsobením tlakových síl, zvyčajne pomocou kladiva, lisu alebo matrice. Kovanie vyrovnáva tok zrna kovu s tvarom dielu, čo vedie k vynikajúcej pevnosti a húževnatosti. Príklady zahŕňajú kľukové hriadele, ojnice a ručné náradie.
- Extrúzia:Zahriaty kovový blok sa umiestni do kontajnera a pretlačí sa cez otvor matrice požadovaného prierezu-. Tento proces je ideálny na vytváranie dlhých, zložitých pevných a dutých tvarov, ako sú okenné rámy, rúry a konštrukčné komponenty.
- Horúca kresba (alebo hĺbková kresba):Podobné ako pri ťahaní za studena, ale vykonávané pri zvýšených teplotách, aby sa umožnila závažnejšia deformácia bez trhania. Používa sa na tvarovanie hlbokých dielov-v tvare pohára.
- Obsadenie (špeciálny prípad):Zatiaľ čo technicky ide skôr o primárny proces tvarovania ako o sekundárny, odlievanie zahŕňa liatie roztaveného kovu (vysoko nad jeho rekryštalizačnou teplotou) do formy. Je tu zahrnutý ako základný proces formovania kovu za tepla.
Výhody práce za tepla
- Vysoká tvarovateľnosť:Kovy sú za tepla oveľa tvárnejšie a plastickejšie, čo umožňuje masívne zmeny tvaru, ktoré by pri izbovej teplote neboli možné.
- Nízka spotreba energie na jednotku objemu:Pretože je kov mäkší, je potrebná menšia sila a energia na jeho deformáciu v porovnaní s opracovaním za studena.
- Zjemnenie štruktúry zŕn:Dokáže rozložiť hrubé, krehké-odliate štruktúry a vytvoriť jemnejšiu, jednotnejšiu veľkosť zrna, čím sa zlepší mechanické vlastnosti.
- Odstránenie pórovitosti:Vysoký tlak a teplota môžu zvariť uzavreté vnútorné dutiny a plynové póry prítomné v odliatom kove.
- Bez spevňovania:Proces nezvyšuje pevnosť/tvrdosť prostredníctvom mechanického vytvrdzovania, čo uľahčuje obrábanie alebo ďalšie tvarovanie materiálu po procese.
Nevýhody práce za tepla
- Presnosť nižších rozmerov:Tepelná expanzia a kontrakcia spolu s tvorbou vodného kameňa (oxidu) môžu viesť k menej presným rozmerom a horšej povrchovej úprave v porovnaní s prácou za studena.
- Oxidácia a vodný kameň:Horúci kov reaguje so vzduchom, pričom na povrchu vytvára oxidovú vrstvu (okuje), ktorú je potrebné odstrániť a výsledkom je strata materiálu.
- Slabá povrchová úprava:Šupinatý povrch je drsnejší.
- Krátka životnosť nástroja:Vysoké teploty a brúsny kameň môžu viesť k rýchlejšiemu opotrebovaniu a degradácii matríc, valcov a iných nástrojov.
- Vysoké náklady na energiu:Náklady na ohrev kovu na vysoké teploty môžu byť značné.
Aplikácie
Opracovanie za tepla je nevyhnutné v prvovýrobe kovov a pri výrobe komponentov, ktoré vyžadujú vysokú pevnosť a húževnatosť. Je všadeprítomný v odvetviach ako:
- Automobilový priemysel:Kovanie častí motora, valcovanie ocele na karosérie automobilov.
- Letectvo:Kovanie kritických konštrukčných komponentov, ako je pristávacie zariadenie.
- Konštrukcia:Valivé I-nosníky, výstuže a konštrukčné dosky.
- Stavba lodí:Výroba veľkých oceľových plechov a profilov.
Záver
v súhrnepráce za teplaje základná výrobná technika, ktorá využíva vysoké teploty na plastickú deformáciu kovov efektívne a vo veľkom meradle. Tým, že pracuje nad teplotou rekryštalizácie, prekonáva obmedzenia krehkosti, čo umožňuje výrobu veľkých, pevných komponentov, ktoré tvoria chrbticu modernej infraštruktúry a strojov.
