Kalení kovů: co byste měli vědět

Kalení za studena umožňuje zvýšit tvrdost a pevnost kovu, tedy jeho schopnost odolávat mechanickému poškození. Zároveň se zhoršuje odolnost proti dynamickému zatížení, tažnost a odolnost proti plastickým deformacím s opačným znaménkem – odborníci tento jev označují jako Bauschingerův jev.

Všechny popsané změny vlastností jsou spojeny s tím, že plastická deformace vede k modifikaci krystalové mřížky a fázového složení materiálu. Během procesu kalení kovu za studena se v jeho vnitřní struktuře nevyhnutelně tvoří defekty.

Zároveň klesá mez kluzu – závisí na ní napětí, nad kterým začíná plastická deformace. Pokud zatížení nepřekročí určitou úroveň, materiál se po jeho odstranění vrátí do předchozího stavu. Překročením meze kluzu je zajištěno deformační zpevnění výrobku.

Kalení kalením za studena se provádí pomocí specializovaných zařízení – o tom bude řeč dále. Expozice kovům feromagnetické skupiny, včetně oceli, způsobuje zvýšení intenzity magnetického pole nebo koercitivní síly. Současně se snižuje magnetická permeabilita. To zajišťuje vyšší výkonnostní charakteristiky tvárných kovů. Frézování hliníku a jeho slitin za studena zvyšuje jejich tvrdost a mez kluzu.

Deformační zpracování tvárných kovů bez přídavného ohřevu lze provádět válcováním, hlubokým tažením, kováním a lemováním.

Kdy se používá kalení za studena a kdy kalení za studena?

Pracovní kalení a kalení za studena je založeno na deformačním zpevnění materiálu. Rozdíl mezi těmito dvěma přístupy:

• Kalení zahrnuje jakékoli deformační zpevnění a může mít pozitivní nebo negativní vliv na vlastnosti produktu.
• Kalení kovů za studena se používá pouze k dosažení vyšších výkonnostních charakteristik.

Druhy kalení kovů za studena

Kování za studena

V tomto případě se pro obrobky o hmotnosti 0,3–20 kg používají pneumatická kladiva. Pokud je hmotnost dílu v rozmezí 20–350 kg, používají se parovzdušná buchary a pro výrobky do 200 tun lisy s hydraulikou.

Pomocí kování za studena se provádějí následující operace:

1. kalu – zploštit kov, to znamená snížit výšku a současně zvětšit průřez součásti;
2. rožeň – zvětšit délku výrobku, zmenšit průřez;
3. firmware – získat otvor, který může být slepý nebo průchozí;
4. flexibilní – ohýbat osu výrobku tak, aby se na jeho vnitřní straně nevytvářely záhyby a na vnější straně praskliny;
5. akcelerace – zvětšit šířku dílu, snížit tloušťku.

Válcování za studena

Tato možnost kalení kovu za studena se používá nejčastěji. Používá se k výrobě dlouhých výrobků, například trubek, kolejnic, profilů. Kromě toho se metoda používá pro výrobu plechů pro strojírenské potřeby. Hliníková fólie vyrobená touto metodou se používá i v každodenním životě.

Lisování za studena nebo ražení

Lisování může být objemové nebo archové.

První typ umožňuje:

• vytlačit polotovary;
• provést vylodění;
• provádět formování.

Extruze se liší od ostatních typů ražení tím, že umožňuje maximálně deformovat materiál, aniž by došlo k destrukci. Pro toto kalení kovu za studena se používají lisy a razidla s razníkem a matricí. Jako obrobek lze použít tyč nebo plech. Přímé vytlačování se používá k výrobě šroubů a ventilů, zatímco zpětné vytlačování se používá k vytváření dutých dílů.

Boční extruze je nezbytná pro výrobu odpališť a křížů. Pokud mluvíme o komplexním produktu, lze také použít několik přístupů najednou.

Hlava za studena má nejvyšší produktivitu mezi ostatními metodami zpracování kovů. Faktem je, že když je proces automatizován, lze vyrobit 20–400 dílů za minutu. Jako polotovary se používají kovové tyče a drát o průměru 0,5–40 mm.

Tento typ kovu kaleného za studena se používá pro výrobu dílů s lokálním zesílením (nýty, šrouby, šrouby, hřebíky, kuličky, ozubená kola, převlečné matice). Při tomto způsobu zpracování se míra využití kovu zvyšuje na 95 %.

Tváření za studena je podobné ražení za tepla. Ale nepoužívat vysoké teplo vyžaduje více úsilí. Je to dáno nízkou tvárností materiálu na pozadí kalení a vlivem třecích sil. Nejčastěji se tato metoda používá při výrobě výrobků z neželezných kovů.

Lisování plechů za studena zahrnuje zpracování plechů, pásů, pásek až do tloušťky 10 mm.

Mezi výhody tohoto přístupu patří:

• schopnost vyrábět lehké díly;
• precizní, vysoce kvalitní povrchová úprava;
• dobré ukazatele produktivity – na jednom stroji za směnu se vyrábí až 40 tisíc dílů;
• dostupnost automatizace práce.

Lisování plechu umožňuje ovlivnit celý obrobek nebo jeho část. Pak mluvíme o stříhání a stříhání, respektive ohýbání, tažení a tvarování.

Studená kresba

Tento typ kovového kalení je nezbytný pro zmenšení průměru, zvýšení hustoty povrchu drátu a zvýšení pevnosti. Tato metoda je jediná dostupná, když je potřeba zpracovat velké množství drátu najednou. Pokud se při válcování používají jako nástroj rotující válce, pak se při tažení provádí lisování pomocí stacionární matrice s matricemi.

Je třeba vzít v úvahu, že nebude možné výrazně zmenšit průměr výrobku v jednom cyklu, protože tažná síla působí na tenký konec. Ale díky tažným mlýnům se vyrábí drát o průměru od 1 mikronu do 6 mm.

Snížení

Budoucí výrobek je umístěn mezi krimpovací hřídele, které jsou nastaveny na otáčení. Nebo se může otáčet samotný obrobek a pak na něj působí razník. Při tomto typu kalení kovu za studena se mění tvar součásti a materiál se stává hustším.

Mezi redukčními operacemi se rozlišují:

1. válcování vnějších a vnitřních závitů M3–M68 – provádí se na závitových válcovacích strojích s válcovacími válečky nebo trny;
2. redukce potrubí – zahrnuje válcování nebo válcování konců na délku nepřesahující 200 mm;
3. upravit – slouží k navrácení výrobku do jeho geometrické osy;
4. flexibilní – používá se při výrobě pružin různých průměrů.

Lisování za studena je multifunkční metoda deformace kovu, široce používaná v moderním průmyslu, protože umožňuje výrazně zvýšit efektivitu zpracování.

Zařízení používané pro peening a kalení za studena

Kmenové zpevnění kovu se používá v různých průmyslových odvětvích, pro které je důležité, aby povrch výrobku měl zvýšenou odolnost proti praskání.

Kalení se provádí pomocí různých zařízení, jejichž rozměry a vlastnosti se volí v souladu s velikostí výrobků a požadovanou produktivitou. Ve velkých podnicích se postup provádí na automatických strojích – nejběžnější jsou tryskací stroje.

K odstranění kalení je kov podroben teplotnímu popouštění. Tím se spustí procesy, které umožní vrátit materiál do původního stavu.

Oblasti použití výrobků tvářených za studena

Díly zpracované kalením kovů za studena jsou nejdůležitější ve strojírenství, stavbě lodí, výrobě letadel atd.

doporučené články

• Rychlost řezání: co ovlivňuje a jak vybrat tu správnou
• Typy soustruhů: přehled nejoblíbenějších
• Typy fréz na kov: základní rozdělení

Tváření za studena je nezbytné pro výrobu výrobků, které během provozu podléhají různým vlivům, jako jsou teplotní výkyvy, přetlak apod. Díky takovému zpracování je možné zajistit mnohem vyšší odolnost proti opotřebení a únavovou pevnost výrobku.

Odborníci vysoce oceňují možnost využít kalení za studena pro zlepšení vlastností kovů a zvýšení efektivity jejich zpracování.

Vedoucí obchodního oddělení

Nejnovější články tohoto autora:

• Six Sigma a Lean Manufacturing: Lean Six Sigma jako způsob, jak zlepšit efektivitu podnikání
• Eloxování kovů: metody, vlastnosti, výhody
• Žíhání oceli: druhy, technologie, možné vady
• Výrobky z kovové sítě: všestrannost použití