Хладно обликовање и топло обликовање су две основне технологије обраде метала које се широко користе у производњи, аутомобилској индустрији, ваздухопловству и производњи хардвера. Основна разлика између то двоје лежи утемпература обраде у односу на температуру рекристализације метала, што даље доводи до огромних разлика у току процеса, својствима материјала, квалитету производа, трошковима производње и сценаријима примене. Овај чланак елаборира њихове кључне разлике у свеобухватним димензијама.
1. Дефиниција језгра и температура обраде
Цолд Форминг
Хладно обликовање, такође познато као хладна обрада, односи се на обраду метала обликовањем која се врши насобној температури или испод температуре рекристализације метала. За најчешће метале (челик, алуминијум, бакар), температура рекристализације је углавном 400–600 степени, тако да се хладно обликовање завршава под нормалном температуром околине без спољног грејања. Типични процеси укључују хладно штанцање, хладно ковање, хладно ваљање и хладно савијање.
Хот Форминг
Вруће обликовање, односно врућа обрада, изводи се натемпература виша од температуре рекристализације метала, али нижа од његове тачке топљења. Метални бланк се унапред равномерно загрева до-пластичног стања високе температуре, а затим се обрађује ковањем, ваљањем, штанцањем и другим методама обликовања. Уобичајени процеси топлог обликовања обухватају топло ковање, топло ваљање, вруће истискивање и топло пресовање.
2. Структура материјала и механичка својства
Карактеристике хладног обликовања
Пошто је температура обраде нижа од температуре рекристализације, током деформације не долази до рекристализације. Метална зрна су стиснута, растегнута и деформисана дуж правца силе, стварајући очигледанрадно очвршћавање (деформационо очвршћавање)ефекат. Овај процес значајно побољшава тврдоћу метала, затезну чврстоћу и површинску крутост, али смањује његову пластичност и жилавост. Осим тога, метал формира усмерену влакнасту структуру, што резултира благом анизотропијом механичких својстава.
Унутрашња структура хладно{0}}обликованих делова је густа без крупних зрна, а стабилност димензија готовог производа је одлична.
Карактеристике врућег обликовања
Високо{0}}обрада на високим температурама покреће континуирану рекристализацију метала. Деформисана крупна зрна се ломе и рекристализују у униформна, фина равноосна зрна, елиминишући отврдњавање и унутрашње заостало напрезање. Вруће{3}}обликовани метали одржавајуодлична пластичност и жилавостса уједначеном унутрашњом структуром и изотропним механичким својствима.
Међутим, високо{0}}загревање може да изазове благи раст зрна ако је температура превисока или време држања предуго, што ће мало смањити површинску тврдоћу и чврстоћу материјала у поређењу са хладно-обликованим деловима.
3. Квалитет производа и тачност димензија
Цолд Форминг
Без{0}}загревања на високој температури, на површини производа нема оксидације, декарбонизације или термичке деформације. Одликују се готови деловиглатка површина, висока тачност димензија и мала толеранција, и у основи није потребна накнадна завршна обрада. Компактна површинска структура такође даје производу бољу отпорност на хабање и отпорност на замор.
Хот Форминг
Високо{0}}грејање на високој температури неизбежно изазива површинску оксидацију, љуштење и разугљичење металног отвора, што доводи до храпаве површине готовог производа. У међувремену, неравномерно хлађење након обраде је склоно термичком скупљању и деформацији, што доводи дониска тачност димензија и велика толеранција. Већина вруће{1}}формираних делова захтевају-наредне процесе као што су окретање, брушење и пескарење да би се уклониле оксидне љуске и исправне димензије.
4. Потешкоћа процеса и производни трошкови
Цолд Форминг
Хладно обликовање захтева велику опрему за формирање велике тонаже, пошто метал има високу тврдоћу и ниску пластичност на собној температури, што захтева већу силу деформације. Хабање калупа је озбиљно, а-једнократна улагања у опрему и калупе су велика. Међутим, ток процеса је једноставан: нису потребни поступци загревања, хлађења или термичке обраде, производни циклус је кратак, степен искоришћења материјала је висок (до 90% 以上), а накнадни трошкови обраде су ниски. Веома је погодан замасовна аутоматизована производња.
Хот Форминг
Високо{0}}пластично стање метала у великој мери смањује отпорност на деформацију, тако да је захтев за тонажом опреме мали, а губитак калупа мали уз ниско почетно улагање у опрему. Али процес је гломазан, захтева празно загревање, одржавање температуре, високо{2}}формирање на високим температурама и споро хлађење, што троши много енергије и горива. Производни циклус је дуг, губитак материјала узрокован оксидацијом и скалирањем је велики, а додатни процеси завршне обраде и топлотне обраде повећавају укупне трошкове производње. Углавном се користи замале{0}}серијске и велике-обраде делова.
5. Предности и недостаци Резиме
|
Тип обраде |
Предности |
Недостаци |
|---|---|---|
|
Цолд Форминг |
1. Висока тачност димензија и глатка површина; 2. Густа унутрашња структура, побољшана тврдоћа и чврстоћа преко очвршћавања;3. Без оксидације и декарбонизације, висока искоришћеност материјала; 4. Кратак процесни циклус, погодан за масовну производњу; 5. Нема преосталог напрезања након обраде. |
1. Висока отпорност на деформацију, високи захтеви за опрему и калупе; 2. Ниска пластичност материјала, тешко обрадиви сложени и крупни делови;3. Очигледна анизотропија механичких својстава. |
|
Хот Форминг |
1. Ниска отпорност на деформацију, лако се формирају сложени и велики структурни делови; 2. Уједначена структура зрна, добра пластичност и жилавост, без анизотропије; 3. Ниска потреба за тонажом опреме, ниска цена калупа;4. Елиминише унутрашње недостатке као што су поре и лабавост празнина. |
1. Ниска тачност димензија, груба површина са оксидним скалама;2. Велика потрошња енергије, дуг производни циклус;3. Велики губитак материјала и високи трошкови накнадне обраде;4. Лако произвести термичку деформацију и заостало напрезање након хлађења. |
6. Типични сценарији примене
Примене хладног обликовања
Углавном се користи за производњумали, прецизни,-стандардни делови високе чврстоће и структурни делови, укључујући завртње, навртке, заковице, прецизне делове лежаја, аутомобилске делове за штанцање са танким{0}}плочама, прецизне додатке од легуре алуминијума и хладно- хладно ваљане челичне лимове за свакодневну употребу.
Примене топлог обликовања
Погодан је за обрадутешки делови великих-размера, дебелих-зидова, сложених-обликаи делови са лошом пластичношћу на собној{0}}температури, као што су аутомобилска радилица, клипњаче, велики отковци зупчаника, челичне шине, дебеле челичне плоче, делови од високотемпературних легура у ваздухопловству{1}}и велики структурни делови механичке опреме.
Закључак
Укратко, хладно обликовање и топло обликовање имају своје јединствене предности и применљиве опсеге. Хладно обликовање се фокусира напрецизност, висока ефикасност и висок квалитет површине, и пожељан је процес за масовну производњу малих прецизних делова. Вруће обликовање се фокусира најака формабилност и побољшан квалитет унутрашњег материјала, и незаменљив је у обради великих, сложених и{0}}механичких делова високе жилавости. У стварној индустријској производњи, произвођачи ће изабрати одговарајући процес формирања према величини дела, захтевима за прецизност, индикаторима механичких перформанси и производној серији.
