Врућа обрада метала се односи на групу индустријских процеса који се користе за обликовање металних материјала док су у загрејаном, омекшаном стању. Дефинишућа карактеристика вруће обраде је да се она изводиизнад температуре рекристализације материјала.Основни принцип: рекристализација
Основни принцип иза топлог рада јерекристализација.
- Температура рекристализације:Ово је минимална температура на којој се изобличена, хладно{0}}обрађена зрнаста структура метала може трансформисати у нову зрнасту структуру-без напрезања. Ова температура није фиксна тачка, али је обично 0,5 до 0,7 пута већа од апсолутне температуре топљења метала.
- Стврдњавање напрезањем у односу на опоравак:Када се метал деформише (обликује) на собној температури („хладна обрада“), постаје тврђи и јачи, али и кртији-појава позната каостврдњавање напрезањемили радно каљење. Ако се ова иста деформација изврши изнад температуре рекристализације, свако отврдњавање које се појави одмах се ослобађа истовременим процесом рекристализације и опоравка. Ово омогућава опсежно и континуирано обликовање без пуцања или прекомерне потрошње енергије.
Уобичајени врући радни процеси
Неколико главних индустријских процеса спада у категорију вруће обраде:
- Вруће ваљање:Ово је најчешћи врући радни процес. Велики, ливени метални комад („ингот“ или „плоча“) се загрева и пролази кроз низ ваљака да би се смањила његова дебљина и постигао уједначен попречни- пресек, производећи производе као што су лимови, плоче, шипке и структурни облици (И-греде, шине).
- Вруће ковање:Метал се загрева, а затим обликује применом сила притиска, обично помоћу чекића, пресе или матрице. Ковање усклађује ток зрна метала са обликом дела, што резултира супериорном чврстоћом и жилавошћу. Примери укључују радилице, клипњаче и ручне алате.
- Екструзија:Загрејана метална гредица се ставља у контејнер и пробија кроз отвор калупа жељеног{0}}облика попречног пресека. Овај процес је идеалан за стварање дугих, сложених чврстих и шупљих облика, као што су прозорски оквири, цеви и структурне компоненте.
- Вруће цртање (или дубоко цртање):Слично хладном извлачењу, али се изводи на повишеним температурама како би се омогућила озбиљнија деформација без кидања. Користи се за формирање дубоких делова{1}}у облику чаше.
- Кастинг (посебан случај):Док је технички процес примарног обликовања, а не секундарног, ливење укључује изливање растопљеног метала (далеко изнад његове температуре рекристализације) у калуп. Овде је укључен као основни врући процес за формирање метала.
Предности врућег рада
- Висока способност обликовања:Метали су много дуктилнији и пластичнији када су врући, што омогућава велике промене облика које би биле немогуће на собној температури.
- Мала потрошња енергије по јединици запремине:Пошто је метал мекши, потребно је мање силе и енергије да би се деформисао у поређењу са хладном обрадом.
- Пречишћавање структуре зрна:Може да разбије грубе, ломљиве као-ливене структуре и произведе финију, уједначенију величину зрна, побољшавајући механичка својства.
- Елиминација порозности:Висок притисак и температура могу заварити унутрашње шупљине и поре гаса присутне у ливеном металу.
- Без очвршћавања:Процес не повећава чврстоћу/тврдоћу кроз очвршћавање, што чини материјал лакшим за машинску обраду или формирање даље након процеса.
Недостаци топлог рада
- Доња тачност димензија:Термичко ширење и контракција, заједно са стварањем каменца (оксида), може довести до мање прецизних димензија и лошије завршне обраде површине у поређењу са хладном обрадом.
- Оксидација и каменац:Врући метал реагује са ваздухом, формирајући оксидни слој (скалу) на површини, који се мора уклонити и резултира губитком материјала.
- Лоша завршна обрада површине:Љуштена површина је грубља.
- Кратак животни век алата:Високе температуре и абразивни каменац могу довести до бржег хабања и деградације калупа, ваљака и другог алата.
- Високи трошкови енергије:Трошкови загревања метала на високе температуре могу бити значајни.
Апликације
Врућа обрада је неопходна у примарној производњи метала и за производњу компоненти које захтевају високу чврстоћу и жилавост. Свеприсутан је у индустријама као што су:
- Аутомобили:Ковање делова мотора, ваљање челика за каросерије аутомобила.
- Ваздухопловство:Ковање критичних структурних компоненти попут стајног трапа.
- Изградња:Котрљајуће -греде, арматура и структурне плоче.
- бродоградња:Производња великих челичних плоча и профила.
Закључак
Укратко,врући радје основна производна техника која користи високе температуре за пластично деформисање метала ефикасно и у великим размерама. Радећи изнад температуре рекристализације, превазилази ограничења кртости, омогућавајући производњу великих, јаких компоненти које чине окосницу савремене инфраструктуре и машина.
