Metāla karstā apstrāde attiecas uz rūpniecisko procesu grupu, ko izmanto metālisku materiālu veidošanai, kamēr tie atrodas sakarsētā, mīkstinātā stāvoklī. Karstās apstrādes raksturīgā iezīme ir tā, ka tā tiek veiktavirs materiāla rekristalizācijas temperatūras.Pamatprincips: pārkristalizācija
Karstās apstrādes pamatprincips irpārkristalizācija.
- Rekristalizācijas temperatūra:Šī ir minimālā temperatūra, pie kuras izkropļoto, auksti{0}}apstrādāto metāla graudu struktūru var pārveidot par jaunu, bez deformācijas-graudu struktūru. Šī temperatūra nav fiksēts punkts, bet parasti tā ir 0,5 līdz 0,7 reizes lielāka par metāla absolūto kušanas temperatūru.
- Sprieguma sacietēšana pret atjaunošanos:Kad metāls tiek deformēts (formēts) istabas temperatūrā ("aukstā apstrāde"), tas kļūst cietāks un stiprāks, bet arī trauslāks{0}}parādība, kas pazīstama kācelmu sacietēšanavai strādāt rūdīšanas. Ja šī pati deformācija tiek veikta virs rekristalizācijas temperatūras, jebkura sacietēšana, kas notiek, tiek nekavējoties atbrīvota no vienlaicīgas pārkristalizācijas un reģenerācijas procesa. Tas ļauj veikt plašu un nepārtrauktu veidošanu bez plaisāšanas vai pārmērīga enerģijas patēriņa.
Parastie karstā darba procesi
Karstās apstrādes kategorijā ietilpst vairāki galvenie rūpnieciskie procesi:
- Karstā velmēšana:Šis ir visizplatītākais karstās apstrādes process. Liels, liets metāla gabals ("lietnis" vai "plāksne") tiek uzkarsēts un izlaists cauri virknei ruļļu, lai samazinātu tā biezumu un panāktu vienmērīgu šķērsgriezumu, veidojot tādus izstrādājumus kā loksnes, plāksnes, stieņus un konstrukcijas formas (I-sijas, sliedes).
- Karstā kalšana:Metālu karsē un pēc tam veido, pieliekot spiedes spēkus, parasti izmantojot āmuru, presi vai presi. Kalšana pielīdzina metāla graudu plūsmu detaļas formai, tādējādi nodrošinot izcilu izturību un stingrību. Piemēri ir kloķvārpstas, klaņi un rokas instrumenti.
- Ekstrūzija:Apsildāmu metāla sagatavi ievieto traukā un izspiež caur vēlamās šķērsgriezuma{0}}formas atveri. Šis process ir ideāls, lai izveidotu garas, sarežģītas cietas un dobas formas, piemēram, logu rāmjus, caurules un konstrukcijas sastāvdaļas.
- Hot Drawing (vai Deep Drawing):Līdzīgi kā aukstā vilkšana, bet tiek veikta paaugstinātā temperatūrā, lai nodrošinātu nopietnāku deformāciju bez plīsumiem. Izmanto dziļu, kausa formas detaļu veidošanai.
- Casting (īpašs gadījums):Lai gan tehniski tas ir primārais formēšanas process, nevis sekundārs, liešana ietver izkausēta metāla (daudz virs tā pārkristalizācijas temperatūras) ieliešanu veidnē. Šeit tas ir iekļauts kā pamata karstais process metāla formēšanai.
Karstās darba priekšrocības
- Augsta formējamība:Metāli ir daudz elastīgāki un plastiskāki, kad tie ir karsti, ļaujot veikt lielas formas izmaiņas, kas istabas temperatūrā nebūtu iespējamas.
- Zems enerģijas patēriņš uz tilpuma vienību:Tā kā metāls ir mīkstāks, tā deformēšanai ir nepieciešams mazāks spēks un enerģija, salīdzinot ar auksto apstrādi.
- Graudu struktūras uzlabošana:Tas var nojaukt rupjas, trauslas kā{0}}lietas struktūras un radīt smalkāku, vienmērīgāku graudu izmēru, uzlabojot mehāniskās īpašības.
- Porainības novēršana:Augsts spiediens un temperatūra var aizmetināt lietajā metālā esošos iekšējos tukšumus un gāzes poras.
- Bez deformācijas sacietēšanas:Process nepalielina izturību/cietību ar darba rūdīšanu, kas padara materiālu vieglāk apstrādājamu vai formējamu tālāk pēc procesa.
Karstās darba trūkumi
- Zemākas izmēru precizitāte:Termiskā izplešanās un saraušanās, kā arī katlakmens (oksīda) veidošanās var izraisīt mazāk precīzus izmērus un sliktāku virsmas apdari, salīdzinot ar aukstu apstrādi.
- Oksidācija un katlakmens:Karstais metāls reaģē ar gaisu, veidojot uz virsmas oksīda slāni (katlas), kas ir jānoņem un rezultātā rodas materiāla zudumi.
- Slikta virsmas apdare:Mērogotā virsma ir raupjāka.
- Īss instrumenta kalpošanas laiks:Augsta temperatūra un abrazīvās skalas var izraisīt ātrāku presformu, ruļļu un citu instrumentu nodilumu un degradāciju.
- Augstas enerģijas izmaksas:Metāla sildīšanas līdz augstām temperatūrām izmaksas var būt ievērojamas.
Lietojumprogrammas
Karstā apstrāde ir būtiska primārajā metāla ražošanā un tādu sastāvdaļu ražošanā, kurām nepieciešama augsta izturība un stingrība. Tas ir visuresošs tādās nozarēs kā:
- Automobiļi:Dzinēju detaļu kalšana, tērauda velmēšana automašīnu virsbūvēm.
- Aviācija:Svarīgu konstrukcijas sastāvdaļu, piemēram, šasijas, kalšana.
- Būvniecība:Ritošās I-sijas, armatūra un konstrukcijas plāksnes.
- Kuģu būve:Lielu tērauda plākšņu un sekciju ražošana.
Secinājums
Rezumējot,karsts darbsir pamata ražošanas paņēmiens, kas izmanto augstu temperatūru, lai efektīvi un plašā mērogā plastiski deformētu metālus. Darbojoties virs rekristalizācijas temperatūras, tas pārvar trausluma ierobežojumus, ļaujot ražot lielas, spēcīgas sastāvdaļas, kas veido mūsdienu infrastruktūras un tehnikas mugurkaulu.
