Kallbearbetning av metaller: betydelse och effekter / industrier / metallurgi

i denna artikel kommer vi att diskutera om: – 1. Betydelsen av Kallarbete 2. Effekter av kallbearbetning 3. Begränsning.

betydelsen av kallbearbetning:

metall sägs vara kallbearbetad om den bearbetas mekaniskt under metallens omkristalliseringstemperatur. De flesta av kalla arbetsprocesser utförs vid rumstemperatur. Varmbearbetning resulterar vanligtvis i förfining av kornstrukturen medan kallbearbetning bara snedvrider kornen och gör lite för att minska dess storlek.

eftersom hantering av uppvärmt material och användning av blötläggning gropar och ugnar undviks i kallbearbetning, resulterar det i snabbare produktion. Vid kallbearbetning orsakas deformationen av metaller genom processen att glida av plan. Även den kraft som krävs för kallbearbetning är större än den kraft som krävs för varm bearbetning av metaller, eftersom kallbearbetning metallerna inte deformeras permanent tills den elastiska gränsen överskrids.

eftersom det inte finns någon omkristallisering av korn, sker inte återhämtningen av förvrängda korn och vid efterföljande kallbearbetning upplevs större och större motstånd mot deformationens verkan. Detta resulterar i ökad styrka och hårdhet hos metall, vilket möjliggör användning av vanligt kolstål i stället för kostsamma legeringsstål. Denna härdningsmetod är känd som arbetshärdning eller stamhärdning.

för vissa metaller som inte svarar på värmebehandling är detta den enda metoden som är tillgänglig för att stärka materialet, medan i andra metaller ytterligare bearbetning är möjlig först efter det att den har glödgats för att avlägsna hårdhet och restspänningar, eftersom det annars skulle behövas stor kraft för att bearbeta metallen ytterligare. Kallsmide resulterar i betydande besparingar i materialkostnader eftersom allt material används i den färdiga komponenten. Det finns ingen produktion av spån som vid metallskärning.

kallbearbetning ger en förbättrad ytfinish, skalfri och ljus yta och närmare dimensionstoleranser. Kalla arbetsprocesser används vanligtvis vid tillverkning av slutanvändningsprodukter på grund av deras ekonomi vid framställning av önskade former. Det används också för att producera restspänning i vissa metaller för att ha förbättrat utmattningslivslängd, t.ex. genom skottpenning vid bladfjädrar.

en stor andel varmvalsat stål kallvalsas därefter till band eller plåt från vilket en mängd pressade delar tillverkas. Skalan från varmvalsat stål avlägsnas genom nedsänkning i utspädd svavelsyra (betning).

större delen (90-95%) av det mekaniska arbetet med deformation i metallformning omvandlas till värme och det resulterar i temperaturökning. Temperaturökningen kan vara i storleksordningen 75 CCB för aluminium, 280 CCB för stål och 570 CCB för Titan. Det kan bestämmas genom att dividera arbetet med plastisk deformation per volymenhet med produkten av densitet och specifik värme av arbetsstycke och den mekaniska ekvivalenten av värme (J).

effekter av kallbearbetning:

effekterna av kallbearbetning på metaller sammanfattas nedan:

(i) kornstrukturen är förvrängd och motståndet mot bearbetning fortsätter att öka på grund av gitterförvrängningen.

(ii) restspänningar sätts upp i metallen som förblir om de inte avlägsnas genom efterföljande värmebehandling. När uppvärmning sker under kristalliseringstemperaturen avlägsnas restspänningarna utan märkbar förändring av kornstrukturens fysikaliska egenskaper. Ytterligare uppvärmning i omkristalliseringsområdet eliminerar effekten av kallbearbetning och återställer metallen till sitt ursprungliga skick.

(iii) kallbearbetning resulterar i förlust av duktilitet och ökning av styrka och hårdhet av metall.

(iv) ytfinishen förbättras och nära toleranser kan bibehållas.

(v) Återkristalliseringstemperaturen för stål höjs.

begränsningar av kallbearbetning:

(i) endast små komponenter kan lätt kallbearbetas eftersom större krafter krävs för stora sektioner. Sektioner med mer än 25 mm diameter kan sällan rullas. På grund av stora deformeringskrafter krävs tung och dyr kapitalutrustning.

(ii) kornstrukturen är inte raffinerad och restspänningar har skadliga effekter på vissa egenskaper hos metaller.

(iii) många av de metaller som har mindre duktilitet, t.ex. kolstål och vissa legerade stål kan inte kallbearbetas vid rumstemperatur. Det är därför begränsat till duktila metaller och utbudet av former som produceras är inte så brett som kan erhållas genom bearbetning.

(iv) verktygskostnaderna är höga och används som sådan när stora mängder liknande komponenter krävs.

metaller som kan vara lämpligt kallbearbetade i form av ark eller andra former anges nedan:

(i) mjukt stål med låg kolhalt.

(ii) Koppar och dess legeringar inklusive mässing och brons.

iii) aluminiumbrons med aluminium mindre än 7%.

iv) Nickel Mässing.

(v) Monel metall.

(vi) rostfritt stål.

(vii) Duralumin och flera andra aluminiumlegeringar.

effekt av friktion:

(a) friktion ökar arbetsbelastningen och därmed krävs mer kraft och energi vid formning och formning av material.

(b) det orsakar snabbt slitage av formar, rullar och andra arbetsredskap.

(c) det resulterar i modifiering av metallets deformationsmönster eftersom friktionskraften överlagd på deformeringskraften ändrar riktningen för huvudspänningsriktningen som är den avgörande faktorn för bestämning av orienteringen av atomplanen längs vilken glidningen sker.

(d) eftersom friktionskraften endast uppträder vid ytan och inte genom metallens tjocklek, introducerar den mikroskopisk inhomogenitet vilket resulterar i mikrosprickor på ytan och svagare produkter med lägre utmattningshållfasthet.

(e) det resulterar i dålig ytfinish och bygga upp kanter.