Kalení za studena a kalení kovů za studena: podobnosti a rozdíly mezi technologiemi

Kalení je jednou z metod plastické deformace kovových obrobků pro zvýšení pevnosti materiálu. Vyrábí se zahřátím součásti na teplotu nižší, než je teplota potřebná pro rekrystalizaci. V tomto případě se mění jak vnitřní struktura, tak fázové složení. Vady vzniklé při zpracování se přenášejí do povrchových vrstev kovu. Výsledkem kalení je zlepšení jeho mechanických vlastností.

Během kalení dochází k následujícím změnám vlastností materiálu:

• tažnost, rázová houževnatost a odolnost proti opačně směrovaným zatížením se snižují;
• zvýšení tvrdosti a pevnosti;
• odolnost kovu proti korozi se snižuje.

Při kalení se mění mikroskopická tvrdost materiálu, pomocí které lze posuzovat kalení jeho povrchových vrstev.

V železe a dalších feromagnetických kovech se s postupem kalení výrazně zvyšuje koercitivní síla a zhoršuje se magnetická permeabilita. V případech, kdy je deformace v kalených oblastech malá, míra zbytkové indukce klesá, a jak deformace pokračuje na významné úrovně, tento parametr prudce roste.

Díky tvrzení za studena se zlepšují výkonnostní charakteristiky vysoce plastických kovů, které při používání způsobují značné tření.

Typicky je vytváření oblastí mechanického zpevnění na povrchových vrstvách kovového obrobku výsledkem zvláštního úsilí. Ale je také možné, že se takové zóny mohou neúmyslně objevit během zpracování dílů. K tomuto souvisejícímu nežádoucímu vytváření kalených zón dochází zpravidla při řezání kovu, protože řezný nástroj vyvíjí značný tlak na jeho povrch.

Druhy kalení

Existují dva typy kalení za studena. Fáze – kalení, při kterém dochází ke změnám fázové struktury materiálu s tvorbou zón, které se liší specifickým objemem. Narušení struktury krystalové mřížky materiálu působením vnější síly se nazývá deformační zpevnění.

V závislosti na metodě zpracování se rozlišuje mezi odstředivou kuličkou a brokem:

1. V prvním případě, aby se vytvořila vytvrzená vrstva, působí na ošetřovaná místa kuličky, zpočátku umístěné ve speciálním ráfku s vnitřními štěrbinami. K tomu se otočí okraj nejblíže k obrobku. Na koule působí odstředivá síla a vrhá je na periferii. Nárazový efekt působící na vnější vrstvy kovu obrobku vede k jejich deformaci.
2. Tryskání probíhá ve speciálních komorách, kde pelety působí na povrch zpracovávaných dílů. Proud litinových, ocelových nebo keramických kuliček o průměru 0,4–2 mm se v komoře pohybuje rychlostí dosahující 70 m/s.

Koncepce a typy kalení kovů za studena

Lisování za studena je proces, který zvyšuje pevnost povrchových vrstev materiálu jejich zhutňováním. Náraz se provádí na úrovni, která nezpůsobuje praskání nebo destrukci kovu ve vnějších vrstvách obrobků. Hustá ochranná „kůra“ vytvořená během vytvrzování za studena zlepšuje výkonnostní vlastnosti výrobků. Povrchy, které prošly tímto postupem, nevyžadují další mechanické ošetření.

Plech je zpracován pomocí kalení za studena. Tato metoda je široce používána tam, kde není možné zvýšit pevnost povrchových vrstev kovu kalením nebo jiným tepelným zpracováním.

Hovoříme především o jednotlivých slitinách na bázi hliníku, mědi technické čistoty a jakosti nízkouhlíkových ocelí obsahujících nejvýše 0,25 % uhlíku. Deformace horních vrstev za studena vede k obnově dislokací v krystalové mřížce materiálu, které ji zpevňují.

Existuje pět hlavních typů deformace povrchu kovových obrobků za studena, které vedou ke zpevnění za studena:

Kování za studena

Kování se provádí pomocí pneumatických bucharů (hmotnost obrobků od 0,3 do 20 kg), parovzdušných bucharů (hmotnost dílů od 20 do 350 kg) a hydraulických lisů (hmotnost od 350 kg do 200 tun).

Kování za studena se používá, když je potřeba vyrobit:

• ponor, snížení jeho výšky a zvětšení plochy průřezu;
• protahování, zmenšení plochy průřezu a zvětšení délky obrobku;
• proražení výkovku pro vytvoření slepého nebo průchozího otvoru;
• ohýbání – je důležité zvolit poloměr tak, aby se během operace nevytvářely záhyby na vnitřní straně výrobku a praskliny na vnější straně;
• odizolování, zvětšení šířky výkovku a zmenšení jeho tloušťky.

Válcování za studena

Touto metodou, která se nejčastěji používá, se vyrábí trubky, kolejnice, kovové profily a plechy pro strojírenství. Jedním z příkladů takto získaných produktů je fólie vyrobená z technicky čistého hliníku o tloušťce maximálně 0,001 mm.

Lisování za studena nebo ražení

Existují trojrozměrné a archové ražení.

Volumetrická se používá pro:

• vytlačování;
• vylodění;
• lisovací díly.

Pomocí této metody se obrobky zpracovávají ve formě listů, pásů nebo pásek, jejichž tloušťka nepřesahuje 1 cm Mezi výhody této technologie:

• schopnost vyrábět malé díly;
• vysoká úroveň přesnosti a kvality povrchu výrobků;
• schopnost vyrobit až 40 tisíc výrobků na jednom stroji za pracovní směnu;
• vysoký stupeň automatizace výrobní linky.

Metoda umožňuje za studena deformovat jak celý obrobek při řezání a řezání, tak jeho jednotlivé části při ohýbání, tažení nebo lisování.

Studená kresba

Tato metoda se používá ke zmenšení plochy průřezu kovového drátu s odpovídajícím zvýšením pevnosti. Pokud se válcování provádí rotujícími válci, je kov pro tažení stlačován stacionární matricí s matricemi. Proces se provádí v několika cyklech, protože tažná síla je v tomto případě aplikována na tenké konce obrobků. Riziko prasknutí znemožňuje výrazné zmenšení průměru při jednom průchodu.

Tažení za studena je jediná technologie, která umožňuje kalení velkého objemu drátu za studena.

Tažné stolice vyrábějí drát o tloušťce od 1 mikronu do 6 mm.

Snížení

Při zpracování kovových polotovarů touto technologií jsou buď stlačovány rotujícími hřídeli, nebo formovány rotací a působením na ně razníkem. Točení součásti v kombinaci s krimpováním vede k deformaci kovu a jeho zhutnění.

Pro tváření vnitřních nebo vnějších závitů (od M3 do M68) se obrobky zpracovávají na závitových válcovacích strojích s válcovacími válečky nebo trny. Zmenšení válcované trubky obvykle zahrnuje válcování nebo vyvalování koncových částí, které nejsou delší než 200 mm. Tato metoda se také používá ke korekci geometrických os dílů. Pružiny různých průměrů se obvykle vyrábí z pružných kruhových tyčí s požadovanou plochou průřezu.

Popsaná metoda je jednou z nejúčinnějších a nejoblíbenějších. Plastická deformace kovových obrobků za studena, která umožňuje výrazně zvýšit produktivitu a zlepšit výkonnostní charakteristiky konečného výrobku, je kalení za studena.

Proč kalení za studena a kalení kovu za studena vede k jeho kalení

Abychom správně pochopili, jak kalení za studena a kalení za studena zpevňují kov, je důležité podrobněji prozkoumat procesy probíhající v jeho struktuře. Plastická deformace za studena pod zatížením přesahujícím mez kluzu kovu vytváří zóny vnitřního pnutí.

Deformace materiálu je nevratná a po skončení působící síly není kompenzována. V tomto případě je zvýšení meze kluzu korelováno s intenzitou vnitřních pnutí vytvořených v kovu.

K opětovné deformaci obrobku je třeba vyvinout ještě větší sílu. Pevnost materiálu se zvýší a dojde do stavu, který se běžně nazývá za studena.

Deformace materiálu za studena při vystavení vhodnému tlaku (například při mechanickém nebo studeném kalení) způsobuje pohyb dislokací obsažených v jeho vnitřní struktuře. I dvě defektní linie, když se uvedou do pohybu, mohou způsobit vznik velkého množství podobných míst, což v konečném důsledku povede k výraznému zvýšení meze kluzu obrobku.

Kalení za studena nebo kalení za studena při plastické deformaci kovu za studena výrazně mění jeho vnitřní strukturu. Struktura krystalové mřížky je znatelně narušena. Jsou uspořádány chaoticky orientované krystaly, seřazené tak, že osy jejich maximální pevnosti jsou orientovány ve směru deformačního efektu.

Někdo říká, že v deformační zóně se zjemňují zrna struktury materiálu. Tento údaj je nesprávný – dochází pouze ke změně jejich tvaru, ale nedochází k úbytku ani zvětšení plochy.

Můžeme tedy říci, že kalení za studena a kalení kovu za studena vede ke zvýšení tvrdosti a pevnosti změnou struktury jeho krystalové mřížky. Takové zpracování kromě zpevnění materiálu zvyšuje jeho křehkost. Ocel, která byla podrobena plastické deformaci za studena za účelem zvýšení pevnosti, se běžně nazývá ocel opracovaná za studena.

V technické dokumentaci, včetně norem GOST, ANSI a ISO, se termín „tvrzení“ nepoužívá. Deformačně tvrzený hliník se tedy obvykle nazývá hliník opracovaný za studena. Stupeň zpracování tohoto kovu je označen písmenem H, za nímž následuje číselný index obsahující od 1 do 3 číslic.

doporučené články

• Kategorie svařování v Rusku
• Venkovní reklamní stavby: typy, požadavky, materiály, fáze výroby
• Které svařování je lepší – plynové nebo elektrické: výhody a nevýhody

Vynikající výkonnostní vlastnosti výrobků, které prošly takovými druhy zpracování, jako je kalení za studena nebo kalení za studena, umožňují jejich použití v kritických strukturách a mechanismech. Tyto díly se používají v dílech určených pro provoz v podmínkách náhlých teplotních změn, kolísání tlaku, tření a dalších vlivů a zatížení.

Oceli za studena jsou nyní široce používány v takových oblastech, jako jsou obráběcí stroje, výroba strojů a lodí, stavebnictví, potravinářská výroba, automobilový průmysl atd.

V článku jsme definovali kalení za studena a kalení kovu za studena a podrobně představili tyto metody, které dnes patří k nejúčinnějším.

Vedoucí obchodního oddělení