Kování za tepla a kování za studena jsou dva různé procesy tváření kovů, které mohou poskytnout podobné výsledky. Kování je proces, při kterém se používají určité nástroje a zařízení k deformaci kovu do předem určeného tvaru – deformace se provádí pomocí procesů kování za tepla, kování za studena nebo dokonce kování za tepla. Nakonec výrobci zváží mnoho norem, než vyberou typ výkovku, který je pro konkrétní aplikaci nejvhodnější. V případě, kdy uspořádání struktury zrn dodává součásti směrové charakteristiky, používá se kování k vyrovnání zrn tak, aby odolala nejvyššímu napětí, kterému bude součást vystavena. Naproti tomu odlévání a mechanické zpracování mají obvykle menší kontrolu nad uspořádáním struktur zrn.
Proces kování
Kování je definováno jako formování nebo deformace kovu v jeho pevném stavu. Mnoho procesů kování je dokončeno pěchováním, při kterém se kladivo nebo úderník pohybuje vodorovně, aby přitlačil na konec tyče nebo tyče, aby se rozšířil a změnil tvar konce. Před dosažením konečného tvaru dílec obvykle prochází průběžnými pracovními stanicemi. Vysokopevnostní šrouby mají tímto způsobem „studenou hlavu“. Ventil motoru je rovněž tvořen pěchováním.
Při zápustkovém kování je díl vytlučen do tvaru hotového dílu ve formě, což je velmi podobné volnému zápustkovému kování u kováře. V tomto případě je kov zatlučen do požadovaného tvaru proti kovadlině. Je rozdíl mezi otevřeným zápustkovým kováním a uzavřeným zápustkovým kováním. Při zápustkovém kování není kov nikdy zcela omezen formou. V uzavřených nebo lisovaných formách je kovaný kov omezen mezi polovičními formami. Opakované zatloukání formy přitlačí kov do jeho tvaru a obě poloviny formy se nakonec setkají. Energie bucharu může být dodávána párou nebo pneumatickými, mechanickými nebo hydraulickými prostředky. Při skutečném kování s padacím kladivem tlačí kladivo dolů pouze gravitace, ale mnoho systémů využívá pomocnou sílu kombinovanou s gravitací. Kladivo poskytuje řadu relativně vysokou rychlostí a nízkou silou úderů pro uzavření formy.
Při tlakovém kování nahrazuje vysoký tlak vysokou rychlost a polovina formy je uzavřena jediným zdvihem, který je typicky zajišťován hnacím šroubem nebo hydraulickým válcem. Kování na kladivu se obvykle používá k výrobě menších dílů, zatímco kování na lisu se obvykle používá pro hromadnou výrobu a automatizaci. Pomalá aplikace tlakového kování často zpracovává vnitřek dílů lépe než tepání a typicky se používá u velkých vysoce kvalitních dílů, jako jsou titanové přepážky letadel. Jiné specializované metody kování se liší v závislosti na těchto základních tématech: například ložiskové kroužky a velké ozubené kroužky se vyrábějí procesem nazývaným kování s válcováním, který může vyrábět bezešvé kruhové díly.
Kování za tepla
Když je kus kovu kovaný za tepla, musí se výrazně zahřát. Průměrná teplota kování potřebná pro kování různých kovů za tepla je:
Ocel do 1150 stupňů C
360 až 520 stupňů C pro hliníkové slitiny
700 až 800 stupňů C (slitina mědi)
V procesu kování za tepla se ocelové předvalky nebo předvalky indukčně ohřívají nebo ohřívají na teplotu nad bodem rekrystalizace kovu v kovací peci nebo peci. Toto extrémní teplo je nutné, aby se zabránilo deformačnímu zpevnění kovů během deformace. Díky plastickému stavu kovu z něj lze vyrobit poměrně složité tvary. Kov si zachovává tažnost a tažnost.
Za účelem kování určitých kovů, jako jsou superslitiny, se používá typ kování za tepla nazývaný izotermické kování. Zde se forma zahřívá přibližně na teplotu předvalku, aby se zabránilo povrchovému ochlazování dílů během procesu kování. Kování se někdy provádí v řízené atmosféře, aby se minimalizovala tvorba oxidových okují.
Výrobci tradičně volí pro výrobu dílů kování za tepla, protože umožňuje deformaci materiálu v plastickém stavu, což usnadňuje obrábění kovu. Kování za tepla se také doporučuje pro deformaci kovu s vysokou tvařitelností, která je ukazatelem toho, jak velkou deformaci kov vydrží, aniž by produkoval vady. Mezi další úvahy pro kování za tepla patří:
Výroba diskrétních dílů
Střední až nízká přesnost
Nízký stres nebo nízké pracovní zpevnění
Homogenní struktura zrna
Zvyšte tažnost
Odstraňte chemickou nekompatibilitu a poréznost
Mezi možné nevýhody kování za tepla patří:
Méně přesné tolerance
Materiál se může během procesu ochlazování deformovat
Různé struktury kovových zrn
Možné reakce mezi okolní atmosférou a kovy (usazování vodního kamene)
Kování za studena (nebo tváření za studena)
Kování za studena způsobuje deformaci kovu pod bodem jeho rekrystalizace. Kování za studena výrazně zlepšuje pevnost v tahu a mez kluzu a zároveň snižuje tažnost. Kování za studena se obvykle provádí při pokojové teplotě. Nejběžnějším kovem při kování za studena je obvykle standardní ocel nebo uhlíková legovaná ocel. Kování za studena je obvykle proces s uzavřenou zápustkou.
Když je kov již měkký kov (jako je hliník), obvykle se dává přednost kování za studena. Tento proces je obvykle levnější než kování za tepla a konečný produkt téměř nevyžaduje přesné obrábění. Někdy, když je kov vykován za studena do požadovaného tvaru, se tepelné zpracování provádí po odstranění zbytkového povrchového napětí. Kvůli zlepšení pevnosti kovu kováním za studena lze někdy použít materiály nižší kvality k výrobě použitelných dílů, které nelze vyrobit ze stejného materiálu obráběním nebo kováním za tepla.
Výrobci mohou zvolit kování za studena před kováním za tepla z různých důvodů – protože díly kované za studena vyžadují malé nebo žádné přesné obrábění a tento krok ve výrobním procesu je obvykle volitelný, čímž šetří peníze. Kování za studena je také méně náchylné k problémům se znečištěním, což vede k lepší celkové povrchové úpravě součástí. Mezi další výhody kování za studena patří:
Jednodušší přiřazení směrových charakteristik
Zlepšit reprodukovatelnost
Zvýšit kontrolu velikosti
Zvládání vysokého namáhání a vysokého zatížení formy
Výroba čistých nebo téměř čistých dílů
Některé možné nevýhody zahrnují:
Kovový povrch musí být před kováním čistý a zbavený oxidů
Špatná tažnost kovů
Může se objevit zbytkový stres
Potřebujete těžší a výkonnější zařízení
Potřebujete výkonnější nástroje
Teplé kování
Kování za tepla se provádí při teplotách nižších než je teplota rekrystalizace, ale vyšších než teplota místnosti, aby se překonaly nedostatky a získaly se výhody kování za tepla a za studena. Tvorba oxidové slupky není problém a ve srovnání s kováním za tepla může být tolerance menší. V porovnání s kováním za studena jsou náklady na formu nižší a také síla potřebná k výrobě je nižší. Ve srovnání s tvářením za studena snižuje deformační zpevnění a zlepšuje tažnost.
aplikace
V automobilovém průmyslu se kování používá k výrobě dílů zavěšení, jako je vodicí rameno a náprava, a dílů hnacího ústrojí, jako je ojnice a převodovka. Výkovky se běžně používají pro dříky potrubních ventilů, těla ventilů a příruby, někdy vyrobené ze slitiny mědi pro zvýšení odolnosti proti korozi. Ruční nástroje, jako jsou klíče, jsou obvykle kované s mnoha drátěnými lany