Гаряча обробка металу відноситься до групи промислових процесів, які використовуються для формування металевих матеріалів, коли вони знаходяться в нагрітому, розм’якшеному стані. Визначальною характеристикою гарячої обробки є те, що вона виконуєтьсявище температури рекристалізації матеріалу.Основний принцип: перекристалізація
Основним принципом гарячої обробки єперекристалізація.
- Температура рекристалізації:Це мінімальна температура, за якої спотворена,-оброблена холодною зерниста структура металу може бути перетворена на нову зернисту-структуру без деформацій. Ця температура не є фіксованою точкою, а зазвичай у 0,5–0,7 разів перевищує абсолютну температуру плавлення металу.
- Деформаційне зміцнення проти відновлення:Коли метал деформується (формується) за кімнатної температури («холодна обробка»), він стає твердішим і міцнішим, але також більш крихким-це явище, відоме якдеформаційне зміцненняабо загартовування. Якщо ця сама деформація виконується вище температури рекристалізації, будь-яке затвердіння, що виникає, негайно звільняється завдяки одночасному процесу рекристалізації та відновлення. Це дозволяє здійснювати широке і безперервне формування без розтріскування або надмірного споживання енергії.
Загальні процеси гарячої обробки
Кілька основних промислових процесів підпадають під категорію гарячої обробки:
- Гаряча прокатка:Це найпоширеніший процес гарячої обробки. Велику литу металеву деталь («злиток» або «плиту») нагрівають і пропускають через низку валків, щоб зменшити її товщину й досягти рівномірного поперечного-перерізу, утворюючи такі продукти, як листи, плити, бруски та конструктивні форми (двутаврові-балки, рейки).
- Гаряче кування:Метал нагрівається, а потім формується шляхом застосування сил стиснення, як правило, за допомогою молотка, преса або матриці. Кування вирівнює зернистість металу відповідно до форми деталі, що забезпечує чудову міцність і міцність. Приклади включають колінчасті вали, шатуни та ручні інструменти.
- Екструзія:Нагріту металеву заготовку поміщають у контейнер і проштовхують через отвір матриці потрібної форми поперечного-перерізу. Цей процес ідеально підходить для створення довгих, складних твердих і порожнистих форм, таких як віконні рами, труби та структурні компоненти.
- Гаряча витяжка (або глибока витяжка):Подібно до холодного витягування, але виконується при підвищених температурах, щоб забезпечити більш серйозну деформацію без розриву. Використовується для формування глибоких деталей у формі чаші-.
- Кастинг (особливий випадок):Хоча технічно це первинний процес формування, а не вторинний, лиття передбачає заливання розплавленого металу (набагато вище його температури рекристалізації) у форму. Він включений сюди як основний гарячий процес формування металу.
Переваги гарячої роботи
- Висока пластичність:Метали набагато пластичніші та пластичніші в гарячому стані, що дозволяє масові зміни форми, які були б неможливі за кімнатної температури.
- Низьке енергоспоживання на одиницю об'єму:Оскільки метал м’якший, для його деформації потрібно менше сил і енергії порівняно з холодною обробкою.
- Уточнення зернистої структури:Він може руйнувати грубі, крихкі -литі структури та створювати дрібніші та однорідніші за розміром зерна, покращуючи механічні властивості.
- Усунення пористості:Високий тиск і температура можуть закрити внутрішні порожнечі та газові пори, наявні в литому металі.
- Без деформаційного зміцнення:Процес не підвищує міцність/твердість через робоче зміцнення, що полегшує обробку матеріалу або подальше формування після процесу.
Недоліки гарячої обробки
- Менша точність розмірів:Теплове розширення та звуження, а також утворення окалини (оксиду) можуть призвести до менш точних розмірів і гіршої якості поверхні порівняно з холодною обробкою.
- Окислення та накип:Розпечений метал вступає в реакцію з повітрям, утворюючи на поверхні шар оксиду (окалину), який необхідно видалити, що призводить до втрати матеріалу.
- Погана обробка поверхні:Поверхня з лускою більш шорстка.
- Короткий термін служби інструменту:Високі температури та абразивні накипи можуть призвести до швидшого зносу та деградації матриць, валків та інших інструментів.
- Високі витрати енергії:Вартість нагріву металу до високих температур може бути значною.
Додатки
Гаряча обробка необхідна в первинному виробництві металу та для виготовлення компонентів, які потребують високої міцності та в’язкості. Він повсюдно поширений у таких галузях, як:
- Автомобільний:Кування деталей двигунів, прокат кузовів.
- Аерокосмічна:Кування критичних структурних компонентів, таких як шасі.
- будівництво:Двотаврові -балки, арматура та конструкційні плити.
- суднобудування:Виготовлення великогабаритних сталевих листів і профілів.
Висновок
Таким чином,гаряча обробкаце базова техніка виробництва, яка використовує високі температури для ефективної пластичної деформації металів у великих масштабах. Працюючи вище температури рекристалізації, він долає обмеження крихкості, уможливлюючи виробництво великих міцних компонентів, які утворюють основу сучасної інфраструктури та машин.
