Kaltumformung von Metallen: Bedeutung und Auswirkungen / Branchen / Metallurgie

In diesem Artikel werden wir diskutieren über:- 1. Bedeutung der Kaltumformung 2. Auswirkungen der Kaltumformung 3. Nkungen.

Bedeutung der Kaltumformung:

Metall gilt als Kaltumformung, wenn es unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Metalls mechanisch bearbeitet wird. Die meisten Kaltverarbeitungsprozesse werden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Warmumformung führt in der Regel zur Verfeinerung der Kornstruktur, während die Kaltumformung die Körner lediglich verzerrt und wenig zur Verringerung ihrer Größe beiträgt.

Da der Umgang mit erhitztem Material und die Verwendung von Einweichgruben und Öfen bei der Kaltumformung vermieden werden, führt dies zu einer schnelleren Produktion. Bei der Kaltumformung wird die Verformung von Metallen durch den Prozess des Gleitens von Ebenen bewirkt. Auch die für die Kaltumformung erforderliche Kraft ist größer als die für die Warmumformung von Metallen erforderliche Kraft, da bei der Kaltumformung die Metalle nicht dauerhaft verformt werden, bis die Elastizitätsgrenze überschritten ist.

Da es keine Rekristallisation von Körnern gibt, findet die Rückgewinnung von verzerrten Körnern nicht statt und bei der nachfolgenden Kaltumformung wird ein immer größerer Widerstand gegen die Einwirkung von Verformung erfahren. Dies führt zu einer erhöhten Festigkeit und Härte des Metalls, wodurch die Verwendung von unlegiertem Kohlenstoffstahl anstelle von teuren legierten Stählen ermöglicht wird. Diese Härtungsmethode wird als Kalthärten oder Dehnungshärten bezeichnet.

Für bestimmte Metalle, die nicht auf eine Wärmebehandlung ansprechen, ist dies die einzige verfügbare Methode zur Verstärkung des Materials, während bei anderen Metallen eine weitere Bearbeitung erst nach dem Glühen möglich ist, um die Härte und die Eigenspannungen zu entfernen, da sonst eine große Kraft erforderlich wäre, um das Metall weiter zu bearbeiten. Das Kaltschmieden führt zu erheblichen Einsparungen bei den Materialkosten, da das gesamte Material im fertigen Bauteil verwendet wird. Es gibt keine Produktion von Spänen wie in der Zerspanung.

Die Kaltumformung führt zu einer verbesserten Oberflächengüte, einer zunderfreien und hellen Oberfläche und engeren Maßtoleranzen. Kaltverarbeitungsprozesse werden im Allgemeinen bei der Herstellung von Endprodukten aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung der gewünschten Formen verwendet. Es wird auch verwendet, um Restspannung in bestimmte Metalle zu erzeugen, um eine verbesserte Ermüdungslebensdauer zu erzielen, z. B. durch Kugelstrahlen bei Blattfedern.

Ein großer Teil des warmgewalzten Stahls wird anschließend zu Band oder Blech kaltgewalzt, aus dem eine Vielzahl von Pressteilen hergestellt werden. Der Zunder aus warmgewalztem Stahl wird durch Eintauchen in verdünnte Schwefelsäure (Beizen) entfernt.

Der größte Teil (90-95%) der mechanischen Verformungsarbeit bei der Metallumformung wird in Wärme umgewandelt und führt zu einem Temperaturanstieg. Der Temperaturanstieg könnte in der Größenordnung von 75 ° C für Aluminium, 280 ° C für Stahl und 570 ° C für Titan liegen. Es kann bestimmt werden, indem die Arbeit der plastischen Verformung pro Volumeneinheit durch das Produkt aus Dichte und spezifischer Wärme des Werkstücks und das mechanische Äquivalent von Wärme (J) dividiert wird.

Auswirkungen der Kaltumformung:

Die Auswirkungen der Kaltumformung auf Metalle sind nachstehend zusammengefasst:

(i) Die Kornstruktur ist verzerrt und die Beständigkeit gegen Bearbeitung nimmt aufgrund der Gitterverzerrung weiter zu.

(ii) Restspannungen werden im Metall aufgebaut, die verbleiben, wenn sie nicht durch nachfolgende Wärmebehandlung entfernt werden. Bei einer Nacherwärmung unterhalb der Kristallisationstemperatur werden die Eigenspannungen ohne nennenswerte Veränderung der physikalischen Eigenschaften der Kornstruktur entfernt. Eine weitere Erwärmung in den Rekristallisationsbereich eliminiert den Effekt der Kaltumformung und stellt das Metall in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

( iii) Die Kaltumformung führt zu einem Verlust der Duktilität und einer Erhöhung der Festigkeit und Härte des Metalls.

(iv) Die Oberflächengüte wird verbessert und enge Toleranzen können eingehalten werden.

(v) Die Rekristallisationstemperatur für Stahl wird erhöht.

Einschränkungen der Kaltumformung:

(i) Nur kleinformatige Bauteile können problemlos kaltverformt werden, da für große Abschnitte größere Kräfte erforderlich sind. Abschnitte mit einem Durchmesser von mehr als 25 mm werden selten kaltgewalzt. Aufgrund der großen Verformungskräfte sind schwere und teure Investitionsgüter erforderlich.

( ii) Die Kornstruktur wird nicht verfeinert und Eigenspannungen haben schädliche Auswirkungen auf bestimmte Eigenschaften von Metallen.

(iii) Viele der Metalle mit geringerer Duktilität, z. B. Kohlenstoffstahl und bestimmte legierte Stähle, können bei Raumtemperatur nicht kaltbearbeitet werden. Es ist daher auf duktile Metalle beschränkt und die Palette der hergestellten Formen ist nicht so breit wie durch Bearbeitung erhalten werden kann.

(iv) Die Werkzeugkosten sind hoch und werden daher verwendet, wenn große Mengen ähnlicher Komponenten erforderlich sind.

Metalle, die in Form von Blechen oder anderen Formen geeignet kaltbearbeitet werden können, sind nachstehend aufgeführt:

( i) Flussstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.

(ii) Kupfer und seine Legierungen, einschließlich Messing und Bronze.

(iii) Aluminiumbronze mit einem Aluminiumgehalt von weniger als 7 ght.

(iv) Nickel-Messing.

(v) Monel Metall.

(vi) Edelstahl.

(vii) Duraluminium und einige andere Aluminiumlegierungen.

Wirkung der Reibung:

(a) Reibung erhöht die Arbeitsbelastung und somit wird mehr Kraft und Energie beim Formen und Umformen von Material benötigt.

(b) Es verursacht einen schnellen Verschleiß von Matrizen, Walzen und anderen Arbeitswerkzeugen.

(c) Es führt zu einer Modifikation des Verformungsmusters des Metalls, da die der Verformungskraft überlagerte Reibungskraft die Richtung der Hauptspannungsrichtung ändert, die der entscheidende Faktor für die Bestimmung der Orientierung der Atomebenen ist, entlang derer der Schlupf auftritt.

(d) Da die Reibungskraft nur an der Oberfläche und nicht über die gesamte Dicke des Metalls auftritt, führt sie zu mikroskopischer Inhomogenität, was zu Mikrorissen an der Oberfläche und schwächeren Produkten mit geringerer Ermüdungsfestigkeit führt.

(e) Dies führt zu einer schlechten Oberflächengüte und zu Kanten.